第1章 绪论 1
1.1 虚拟仪器概述 1
1.1.1 虚拟仪器的基本概念 2
1.1.2 虚拟仪器的构成及其分类 2
1.1.3 虚拟仪器的设计方法 5
1.2 虚拟仪器的发展及特点 6
1.2.1 仪器的发展过程 7
1.2.2 虚拟仪器的发展方向 7
1.2.3 虚拟仪器的特点 8
第2章 图形化编程语言LabVIEW 9
2.1 LabVIEW简介 9
2.1.1 LabVIEW软件的特点 9
2.1.2 LabVIEW软件的安装 10
2.1.3 LabVIEW的主菜单 11
2.1.4 LabVIEW的基本开发环境 12
2.2 LabVIEW模板简介 15
2.2.1 工具模板 16
2.2.2 控件模板 17
2.2.3 功能模板 33
2.3 虚拟仪器设计示例——虚拟温度显示仪 45
2.3.1 虚拟温度显示仪功能 47
2.3.2 实现原理 47
2.3.3 设计步骤 48
2.4 虚拟仪器设计步骤 51
第3章 I/O接口设备的软件驱动 53
3.1 数据采集卡 53
3.1.1 数据采集卡的组成 54
3.1.2 数据采集卡的安装 55
3.1.3 数据采集卡参数设置 55
3.1.4 I/O接口设备PCI-MIO-16E-4数据采集卡 56
3.1.5 PCI-MIO-16E-4数据采集卡的安装测试与参数设置 57
3.1.6 Data Acquisition子模板 63
3.1.7 设计示例［1］——连续信号采集与显示仪 71
3.1.8 设计示例［2］——连续信号输出仪 73
3.2 PXI总线简述 75
3.2.1 PXI规范及其体系结构 75
3.2.2 PXI总线与PCI总线的性能比较 76
3.2.3 I/O接口设备PXI-6040E数据采集卡简介 77
3.2.4 PXI-6040E数据采集卡安装检验与参数设置 77
3.2.5 设计示例——基于PXI-6040E数据采集卡的数据采集系统 77
3.3 GPIB总线 79
3.3.1 GPIB总线接口系统的特点 80
3.3.2 GPIB总线结构 80
3.3.3 GPIB总线虚拟仪器测试系统I/O接口设备的组成 81
3.3.4 GPIB子模板 82
3.3.5 GPIB总线系统软件设计 82
3.3.6 设计示例——keithley2000GPIB虚拟万用表测试仪 84
3.4 VXI总线简述 87
3.4.1 VXI总线接口系统的特点 88
3.4.2 VXI总线系统的结构和控制器结构 88
3.4.3 VXI总线虚拟仪器测试系统I/O接口设备的组成 89
3.4.4 VXI子模板简介 91
3.4.5 VXI总线系统软件设计 92
3.4.6 设计示例——基于VXI总线仪器模块的采集系统 94
3.5 串口（RS-232/485）简述 96
3.5.1 Serial子模板简介 96
3.5.2 Serial总线虚拟仪器测试系统I/O接口设备的组成 97
3.5.3 Serial总线系统软件设计 98
3.5.4 设计示例——串口通信测试仪 99
3.6 VISA简述 103
3.6.1 VISA的由来 103
3.6.2 虚拟仪器软件体系结构的组成 103
3.6.3 VISA的特点 105
3.6.4 VISA的基本内部结构 105
3.6.5 VISA子模板简介 106
3.6.6 设计示例——用VISA子模板实现对GPIB万用表的读写操作 110
第4章 LabVIEW与其他语言的接口方法 115
4.1 LabVIEW与MATLAB的混合编程 115
4.1.1 MATLAB环境介绍 116
4.1.2 向量与矩阵的生成与运算 117
4.1.3 MATLAB的绘图功能 120
4.1.4 在MATLAB环境下编译自己的功能函数 125
4.1.5 LabVIEW与MATLAB的接口 127
4.2 LabVIEW与C语言接口技术 130
4.2.1 CIN图标的调用及参数设置 131
4.2.2 CIN的设计步骤 132
4.2.3 设计举例——用CIN图标实现对HY-1232数据采集卡的驱动 136
第5章 基于一般信号分析处理技术的虚拟仪器设计 147
5.1 Signal Processing子模板简介 148
5.2 Signal Generation子模板 149
5.2.1 Signal Generation子模板简介 149
5.2.2 正弦波形发生器简介 150
5.3 Time Domain子模板 152
5.3.1 Time Domain子模板简介 152
5.3.2 AutoCorrelation.vi图标的调用 153
5.4 Frequency Domain子模板 155
5.4.1 Frequecy Domain子模板简介 156
5.4.2 Real FFT.vi图标的调用 156
5.5 Window.vi子模板与Filters子模板 158
5.5.1 Window.vi子模板简介 158
5.5.2 Filter子模板简介 159
5.5.3 巴特沃斯低通滤波器使用说明 160
5.6 Mathematics子模板 162
5.6.1 Mathematics子模板简介 163
5.6.2 Probability and Statistics子模板 164
5.7 设计举例 165
5.7.1 设计举例［1］——虚拟正弦波仿真信号发生器 165
5.7.2 设计举例［2］——虚拟正弦波信号频谱分析仪 167
5.7.3 设计举例［3］——虚拟调制解调器 168
5.7.4 设计举例［4］——虚拟相关法测量相位差仿真仪 171
5.7.5 设计举例［5］——基于谱分析技术的虚拟相位差计 176
5.7.6 设计举例［6］——基于数字滤波技术的虚拟频率补偿仪设计 179
第6章 基于相关伪随机技术的虚拟仪器设计 187
6.1 相关辨识的基础知识 188
6.1.1 系统数学模型的主要描述形式 188
6.1.2 系统输入输出关系的卷积表述形式 189
6.1.3 由系统的冲激响应函数求系统的频率特性 191
6.1.4 相关辨识法的优点 191
6.2 伪随机信号 193
6.2.1 伪随机信号的性质 194
6.2.2 M序列伪随机信号的产生 196
6.3 伪随机相关辨识仿真仪设计举例 197
6.3.1 设计举例［1］——一阶系统辨识仿真仪 198
6.3.2 设计举例［2］——二阶系统辨识仿真仪 208
6.4 设计举例［3］——系统参数辨识实测仪 219
6.4.1 功能描述 219
6.4.2 设计原理 219
6.4.3 设计实现 226
6.4.4 系统参数辨识仪的性能检验 226
第7章 基于神经网络的虚拟仪器设计 231
7.1 概述 232
7.2 神经网络基础知识 232
7.2.1 神经网络结构 232
7.2.2 神经元模型 234
7.2.3 神经元作用函数 235
7.2.4 BP神经网络 237
7.2.5 径向基（RBF）神经网络 242
7.3 MATLAB工具箱中的BP与RBF函数 244
7.3.1 BP与RBF网络创建函数 244
7.3.2 网络训练函数 246
7.3.3 网络初始化函数 249
7.3.4 网络学习函数 251
7.3.5 网络仿真函数 252
7.4 设计举例［1］——虚拟压力传感器温度补偿仪 253
7.4.1 功能描述 253
7.4.2 工作原理 253
7.4.3 设计步骤 256
7.5 设计举例［2］——虚拟三组分气体成分分析仪的设计 259
7.5.1 功能描述 260
7.5.2 工作原理 260
7.5.3 设计步骤 263
7.5.4 设计小结 265
第8章 小波分析 267
8.1 小波分析基础 267
8.1.1 小波分析与短时傅里叶变换 268
8.1.2 离散小波与小波对偶 271
8.1.3 小波级数 273
8.1.4 多分辨分析初步 274
8.1.5 正交小波、尺度函数φ（x）和小波系数CN，n的求取 280
8.2 MATLAB工具箱中小波分析函数 283
8.3 设计举例［1］——虚拟小波消噪仪 292
8.3.1 小波消噪原理 292
8.3.2 虚拟小波消噪仪设计 294
8.4 设计举例［2］——虚拟小波信号提取仪 297
8.4.1 小波信号提取原理 297
8.4.2 虚拟小波信号提取仪设计 298
第9章 基于混沌技术的虚拟仪器设计 301
9.1 概述 301
9.2 混沌技术基础知识简介 302
9.2.1 基于Logist迭代方程产生白噪声的原理 302
9.2.2 基于微分方程的混沌发生器的工作原理 309
9.2.3 基于差分方程混沌信号的产生原理 317
9.3 设计举例——虚拟混沌和噪声发生器的设计 318
9.3.1 设计举例［1］——虚拟Duffing方程混沌发生器的设计 318
9.3.2 设计举例［2］——基于微分方程的虚拟混沌发生器的设计 321
9.3.3 设计举例［3］——基于差分方程的虚拟混沌发生器的设计 322
9.3.4 设计举例［4］——基于MATLAB白噪声库函数的虚拟白噪声发生器的设计 322
9.4 设计举例——基于相关平面的虚拟混沌和白噪声辨识仪的设计 322
9.5 设计举例——基于Logist方程的虚拟白噪声发生器 325
9.5.1 设计举例［1］——基于Logist方程的虚拟白噪声仿真仪 325
9.5.2 设计举例［2］——基于Logist方程的虚拟简易白噪声发生器 328
9.5.3 设计举例［3］——Logist混沌噪声发生器及其性能评估仪 330
第10章 基于模糊理论的虚拟仪器设计 333
10.1 模糊集合理论概述 333
10.1.1 模糊集合的定义及其表示方法 334
10.1.2 隶属函数的确定方法及常用形式 336
10.1.3 模糊集合的基本运算 340
10.1.4 模糊关系的定义及合成 341
10.1.5 语言变量与模糊推理 342
10.2 模糊传感器系统 344
10.2.1 测量结果“符号化表示”的概念 345
10.2.2 模糊传感器的基本概念和功能 345
10.2.3 模糊传感器的结构 347
10.2.4 模糊传感器语言描述的产生方法 349
10.2.5 模糊传感器对测量环境的适应性 353
10.2.6 模糊传感器隶属函数的训练算法 355
10.3 应用设计示例［1］——虚拟模糊热点温度分析仪设计 358
10.3.1 功能描述 359
10.3.2 工作原理 359
10.3.3 设计步骤 361
10.4 应用设计示例［2］——高级虚拟模糊热点温度分析仪 365
10.4.1 功能描述 365
10.4.2 实现原理 365
10.4.3 设计步骤 368
10.5 小结 372
第11章 网络化虚拟智能传感器系统 373
11.1 概述 373
11.2 网络体系结构与协议 374
11.2.1 网络体系结构 374
11.2.2 协议简介 378
11.2.3 DataSocket技术 383
11.3 组建智能测控网络的两种模式 388
11.4 在LabVIEW开发环境下远程测控功能的实现与设计举例 390
11.4.1 基于C/S模式的远程开关控制器的设计 390
11.4.2 基于DataSocket技术的远程开关控制器的设计 393
11.4.3 开发基于B/S模式的远程虚拟仪器实验室 397
参考文献 401