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第1章 虚拟仪器基础1

1.1 虚拟仪器的概念1

1.1.1 仪器控制1

1.1.2 数据采集2

1.2 虚拟仪器的硬件系统2

1.3 虚拟仪器的软件系统3

1.3.1 驱动程序和API4

1.3.2 虚拟仪器开发环境4

1.3.3 自定义的测量和测试程序4

1.4 LabVIEW简介4

1.5 虚拟仪器设计方法5

1.5.1 确定虚拟仪器的类型5

1.5.2 选择合适的虚拟仪器软件开发平台6

1.5.3 开发虚拟仪器应用软件6

1.5.4 系统调试6

1.5.5 编写系统开发文档6

1.5.6 测量=采集＋计算6

第2章 LabVIEW基础7

2.1 启动LabVIEW7

2.2 LabVIEW程序的基本构成8

2.2.1 前面板和程序框图8

2.2.2 前面板和程序框图工具条11

2.2.3 图标和连线板13

2.3 LabVIEW的选板13

2.3.1 工具选板13

2.3.2 控件选板14

2.3.3 函数选板15

2.3.4 选板操作17

2.4 LabVIEW的基本数据类型19

2.4.1 数值数据类型19

2.4.2 布尔数据类型23

2.5 获取帮助25

第3章 VI创建、编辑和调试29

3.1 创建一个VI29

3.2 子VI31

3.2.1 创建和编辑图标31

3.2.2 定义连线板33

3.2.3 创建子VI举例34

3.3 VI编辑技术35

3.3.1 创建对象35

3.3.2 选择对象37

3.3.3 移动对象38

3.3.4 复制和删除对象38

3.3.5 标注对象38

3.3.6 改变文本字体、大小、形状和颜色40

3.3.7 排列对象42

3.3.8 改变对象大小42

3.3.9 改变对象颜色43

3.3.10 建立和编辑连线45

3.3.11 其他编辑技术47

3.4 VI调试技术47

3.4.1 单步执行48

3.4.2 设置执行程序高亮48

3.4.3 探针工具48

3.4.4 断点48

第4章 程序结构49

4.1 循环结构49

4.1.1 Whilc循环49

4.1.2 For循环51

4.1.3 循环结构内外的数据交换与自动索引52

4.1.4 移位寄存器和反馈节点54

4.2 条件结构57

4.3 顺序结构60

4.3.1 层叠式顺序结构60

4.3.2 平铺式顺序结构61

4.4 公式节点62

4.5 事件结构65

第5章 数组、簇和波形69

5.1 数组69

5.1.1 数组的创建69

5.1.2 数组操作函数73

5.2 簇79

5.2.1 簇的创建79

5.2.2 簇操作函数81

5.3 波形85

5.3.1 波形的创建85

5.3.2 波形操作函数87

第6章 图形显示控件89

6.1 波形图89

6.1.1 波形图的数据格式90

6.1.2 定制波形图的属性92

6.2 波形图表96

6.3 XY图97

6.4 强度图表显示控件98

6.5 数字波形图100

6.6 三维图形控件103

第7章 字符串和文件I/O106

7.1 字符串106

7.1.1 字符串控件106

7.1.2 字符串的显示方式109

7.1.3 字符串函数109

7.2 文件I/O112

7.2.1 文件I/O函数113

7.2.2 文本文件115

7.2.3 二进制文件117

7.2.4 数据记录文件119

7.2.5 其他文件类型119

第8章 数据采集121

8.1 数据采集的基本概念121

8.1.1 信号调理简介121

8.1.2 采样率和采样定理123

8.1.3 分辨率125

8.1.4 测量系统的连接方式125

8.1.5 通道和任务128

8.1.6 触发129

8.1.7 多通道的采样方式130

8.2 数据采集卡设置与测试132

8.2.1 数据采集卡的功能132

8.2.2 数据采集卡的软件配置132

8.2.3 数据采集卡的相关参数133

8.3 数据采集VI135

8.3.1 DAQ助手Express VI简介135

8.3.2 DAQmx VI简介139

8.3.3 DAQmx的任务状态模型142

8.4 模拟输入143

8.4.1 单点模入144

8.4.2 软件定时的多点模入144

8.4.3 模入一段数据145

8.4.4 连续模入145

8.5 模拟输出147

8.5.1 单点模出147

8.5.2 软件定时的多点模出148

8.5.3 模出一段数据148

8.5.4 连续模出150

8.6 触发采集152

8.6.1 模拟边沿触发152

8.6.2 模拟窗口触发152

8.6.3 数字边沿触发153

8.7 数字I/O153

8.7.1 基本知识153

8.7.2 数字I/O简介154

8.8 计数器155

8.8.1 事件计数器155

8.8.2 脉冲发生156

8.8.3 频率测量156

8.8.4 周期脉宽测量157

第9章 信号分析与处理158

9.1 信号分析和处理基础理论158

9.1.1 模拟信号和傅里叶变换158

9.1.2 数字信号和离散时间傅里叶变换158

9.1.3 离散傅里叶变换和FFT159

9.1.4 数字信号时频分析163

9.1.5 数字滤波器165

9.1.6 相关分析174

9.2 LabVIEW中的信号分析和处理工具175

9.3 应用举例178

9.3.1 信号发生178

9.3.2 频域分析179

9.3.3 数字滤波182

9.3.4 时域分析185

9.3.5 曲线拟合186

第10章 局部、全局变量和属性节点188

10.1 局部变量188

10.2 全局变量189

10.3 属性节点189

10.3.1 控件通用属性190

10.3.2 特定控件属性举例192

10.4 并行访问局部、全局变量和属性节点的竞态条件193

第11章 虚拟仪器设计举例195

11.1 轴承缺陷故障诊断195

11.1.1 轴承故障测试系统概述195

11.1.2 故障滚动轴承振动的数学模型196

11.1.3 故障诊断算法197

11.1.4 故障诊断算法的LabVIEW实现198

11.1.5 实验结果201

11.2 功率测量202

11.2.1 功率算法202

11.2.2 算法仿真203

11.2.3 实采测量207

11.3 信号发生器209

11.3.1 算法实现209

11.3.2 基本波形发生209

11.3.3 公式波形发生209

11.3.4 验证发生波形210

11.3.5 结果分析212

11.4 基于声卡的声音识别213

11.4.1 声卡的工作原理和性能指标213

11.4.2 声音识别技术214

11.4.3 LabVIEW中有关声卡的函数简介214

11.4.4 声音身份识别的软件实现215

11.4.5 结果分析219

11.5 太阳能电池板自动跟踪系统219

11.5.1 太阳能电池板自动跟踪系统概述219

11.5.2 主要模块功能简介220

11.5.3 实验测试与结果分析224

11.6 基于NI-CompactRIO的大跨空间结构健康监测系统225

11.6.1 大跨空间结构健康监测系统概述225

11.6.2 系统主要功能模块简介226

11.6.3 系统运行测试228

11.7 基于加速度传感器的多功能手势感应控制器230

11.7.1 控制器系统特点和功能概述230

11.7.2 工作原理和算法设计230

11.7.3 系统运行232

11.8 大型储罐底板缺陷检测器235

11.8.1 储罐底板缺陷检测器概述235

11.8.2 储罐底板漏磁检测器结构235

11.8.3 虚拟仪器软件设计235

11.8.4 实验结果237

附录 32学时教学大纲238

参考文献240