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虚拟仪器设计

“十一五”国家规划教材

作者:
詹惠琴 古军 袁亮
定价:
42.30 元
版面字数:
670.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
页数:
427
最新
印次时间:
暂无
ISBN:
978-7-04-023955-3
物料号:
23955-00
出版时间:
2008-06-23
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
其他

本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。以测量技术和虚拟仪器原理为内容主线,详细阐述虚拟仪器设计与开发的硬、软件技术,分别讨论虚拟仪器中使用的LABVIEW软件开发平台、信号处理和数据采集、总线与接口技术、测试系统集成技术等,并给出了具体的软、硬件设计实例。

全书共八章,包括虚拟仪器概述、LABVIEW软件编程技术、测试信号分析与处理技术、DAQ虚拟仪器硬件技术和软件编程、虚拟仪器通用测试平台及设计实例、GPIB、VXI、PXI和网络化等测控总线技术、虚拟仪器软件结构VISA和仪器驱动程序的规范及设计。

本书可用作测控技术与仪器、电气信息类、机电类专业本科生的教材,也可作为相关专业工程硕士的教材以及工程技术人员在学习和应用虚拟仪器技术时的参考书。

与本教材配套的精品课程网站,提供了更多的教学资源,欢迎访问。

  • 目录
    • 1 虚拟仪器概述
      • 1.1 虚拟仪器的基本概念
        • 1.1.1 虚拟仪器的定义
          • 1.1.2 虚拟仪器的特点
          • 1.2 虚拟仪器的形成和发展
            • 1.2.1 虚拟仪器形成的背景
              • 1.2.2 虚拟仪器的提出
                • 1.2.3 虚拟仪器的发展与展望
                • 1.3 虚拟仪器的系统结构
                  • 1.3.1 虚拟仪器的系统组成和基本功能
                    • 1.3.2 虚拟仪器的通用仪器硬件平台
                    • 1.4 虚拟仪器的软件系统
                      • 1.4.1 虚拟仪器的软件层次结构
                        • 1.4.2 虚拟仪器软件系统的标准化
                          • 1.4.3 VXI 总线虚拟仪器的软件框架结构
                            • 1.4.4 虚拟仪器的软件开发环境
                            • 1.5 虚拟仪器技术应用
                              • 1.5.1 虚拟仪器应用概况
                                • 1.5.2 虚拟仪器技术在若干领域的应用简介
                                • 习题与思考题
                                • 2 虚拟仪器软件开发平台
                                  • 2.1 虚拟仪器软件开发平台介绍
                                    • 2.1.1 概述
                                      • 2.1.2 LabVIEW
                                        • 2.1.3 LabWindows/CVI
                                          • 2.1.4 Agilent VEE
                                          • 2.2 LabVIEW编程初步
                                            • 2.2.1 LabVIEW的基本VI介绍
                                              • 2.2.2 LabVIEW的基本开发环境
                                                • 2.2.3 LabVIEW的模板
                                                  • 2.2.4 LabVIEW的数据类型
                                                    • 2.2.5 控件的属性设定
                                                      • 2.2.6 创建VI程序
                                                        • 2.2.7 VI子程序
                                                        • 2.3 LabVIEW的程序结构
                                                          • 2.3.1 For循环
                                                            • 2.3.2 While循环
                                                              • 2.3.3 Case结构
                                                                • 2.3.4 顺序结构
                                                                  • 2.3.5 事件结构
                                                                    • 2.3.6 公式节点
                                                                      • 2.3.7 局部变量和全局变量
                                                                      • 2.4 数组、簇和字符串
                                                                        • 2.4.1 数组
                                                                          • 2.4.2 簇
                                                                          • 2.5 图形化数据显示
                                                                            • 2.5.1 图形控件模板
                                                                              • 2.5.2 Waveform Chart
                                                                                • 2.5.3 Waveform Graph
                                                                                  • 2.5.4 XY Graph 和Express XY Graph
                                                                                    • 2.5.5 Digital Waveform Graph
                                                                                      • 2.5.6 三维图形显示
                                                                                      • 2.6 文件操作
                                                                                        • 2.6.1 LabVIEW的文件类型
                                                                                          • 2.6.2 文件I/O函数
                                                                                            • 2.6.3 文本文件的输入和输出
                                                                                              • 2.6.4 电子表格文件的输入和输出
                                                                                                • 2.6.5 二进制文件的输入和输出
                                                                                                  • 2.6.6 数据记录文件的输入和输出
                                                                                                  • 习题与思考题
                                                                                                  • 3 虚拟仪器的测试信号分析与处理技术
                                                                                                    • 3.1 测试信号分析处理概述
                                                                                                      • 3.1.1 测试信号的基本类型
                                                                                                        • 3.1.2 测试信号的描述
                                                                                                          • 3.1.3 虚拟仪器测试信号分析处理程序的基本内容
                                                                                                            • 3.1.4 LabVIEW中的测试信号分析处理函数库简介
                                                                                                            • 3.2 测试信号产生
                                                                                                              • 3.2.1 测试信号产生途径和波形数据表示
                                                                                                                • 3.2.2 仿真信号产生函数
                                                                                                                  • 3.2.3 仿真信号发生器SimulateSignal.vi
                                                                                                                    • 3.2.4 多谐信号附加噪声的波形发生器Tones and Noise Waveform .vi
                                                                                                                      • 3.2.5 公式节点产生仿真信号
                                                                                                                      • 3.3 信号波形的时域测量和处理
                                                                                                                        • 3.3.1 信号的幅值特征值
                                                                                                                          • 3.3.2 信号的时间特征值
                                                                                                                            • 3.3.3 信号的相位特征值
                                                                                                                              • 3.3.4 信号运算及LabVIEW实现
                                                                                                                                • 3.3.5 波形修整、越限监测和波形操作
                                                                                                                                • 3.4 测试信号的相关分析和卷积运算
                                                                                                                                  • 3.4.1 测试信号的相关分析
                                                                                                                                    • 3.4.2 卷积积分
                                                                                                                                      • 3.4.3 在LabVIEW中进行相关分析和卷积运算
                                                                                                                                      • 3.5 数字滤波器在虚拟仪器中的应用及其软件实现
                                                                                                                                        • 3.5.1 调用数字滤波器子程序的几个问题
                                                                                                                                          • 3.5.2 在LabVIEW中应用滤波器
                                                                                                                                          • 3.6 信号和系统的频率分析技术及其软件实现
                                                                                                                                            • 3.6.1 离散傅里叶变换
                                                                                                                                              • 3.6.2 在LabVIEW中的频谱分析VI
                                                                                                                                                • 3.6.3 功率谱分析及其VI
                                                                                                                                                  • 3.6.4 谐波分析及其LabVIEW实现
                                                                                                                                                  • 3.7 逐点分析库
                                                                                                                                                    • 3.8 虚拟仪器中其他常用数据处理技术
                                                                                                                                                      • 3.8.1 概率和统计函数
                                                                                                                                                        • 3.8.2 曲线拟合
                                                                                                                                                          • 3.8.3 线性代数
                                                                                                                                                          • 习题与思考题
                                                                                                                                                          • 4 DAQ 虚拟仪器硬件技术
                                                                                                                                                            • 4.1 数据采集(DAQ)及数据采集系统(DAS)
                                                                                                                                                              • 4.1.1 数据采集的基本概念
                                                                                                                                                                • 4.1.2 数据采集系统基本组成
                                                                                                                                                                  • 4.1.3 数据采集系统的主要性能指标
                                                                                                                                                                  • 4.2 信号获取与信号调理技术
                                                                                                                                                                    • 4.2.1 信号获取方法和途径
                                                                                                                                                                      • 4.2.2 采集信号调理的主要功能
                                                                                                                                                                        • 4.2.3 模拟开关
                                                                                                                                                                          • 4.2.4 测量放大电路
                                                                                                                                                                            • 4.2.5 模拟量(激励信号)输出
                                                                                                                                                                            • 4.3 采样保持与A/D转换技术
                                                                                                                                                                              • 4.3.1 采样保持器
                                                                                                                                                                                • 4.3.2 A/D转换器的分类和指标
                                                                                                                                                                                  • 4.3.3 高速A/D转换器的原理
                                                                                                                                                                                  • 4.4 数据存储与数据传输技术
                                                                                                                                                                                    • 4.4.1 ADC与CPU直接数据传输
                                                                                                                                                                                      • 4.4.2 基于高速数据缓存技术的数据传输方式
                                                                                                                                                                                      • 4.5 PCI 总线及其接口技术
                                                                                                                                                                                        • 4.5.1 基于PCI总线数据采集卡的总体设计方案
                                                                                                                                                                                          • 4.5.2 PCI总线概述
                                                                                                                                                                                            • 4.5.3 PCI总线接口设计
                                                                                                                                                                                            • 4.6 多通道的组建方案
                                                                                                                                                                                              • 4.6.1 不带采样/保持器的A/D转换通道
                                                                                                                                                                                                • 4.6.2 带采样/保持器的A/D转换通道
                                                                                                                                                                                                • 4.7 多功能数据采集卡典型实例分析
                                                                                                                                                                                                  • 4.7.1 多功能数据采集卡概述
                                                                                                                                                                                                    • 4.7.2 PCI-1200的组成原理及技术性能
                                                                                                                                                                                                      • 4.7.3 模拟输入信号的连接
                                                                                                                                                                                                        • 4.7.4 PCI-1200卡的功能单元
                                                                                                                                                                                                          • 4.7.5 数据采集的工作原理
                                                                                                                                                                                                          • 习题与思考题
                                                                                                                                                                                                          • 5 DAQ 虚拟仪器软件编程
                                                                                                                                                                                                            • 5.1 DAQ软件的组成
                                                                                                                                                                                                              • 5.1.1 数据采集卡的驱动软件
                                                                                                                                                                                                                • 5.1.2 PC-DAQ仪器的应用软件编程
                                                                                                                                                                                                                • 5.2 LabVIEW的DAQ软件概述
                                                                                                                                                                                                                  • 5.2.1 引言
                                                                                                                                                                                                                    • 5.2.2 传统DAQ库VI
                                                                                                                                                                                                                    • 5.3 模拟输入
                                                                                                                                                                                                                      • 5.3.1 模拟输入VI的分类
                                                                                                                                                                                                                        • 5.3.2 初级模拟输入VI
                                                                                                                                                                                                                          • 5.3.3 中级模拟输入VI
                                                                                                                                                                                                                            • 5.3.4 设计示例——连续信号采集与显示仪
                                                                                                                                                                                                                            • 5.4 模拟输出
                                                                                                                                                                                                                              • 5.4.1 模拟输出的分类
                                                                                                                                                                                                                                • 5.4.2 初级模拟输出VI
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.4.3 中级模拟输出VI
                                                                                                                                                                                                                                  • 5.5 数字I/O和计数器
                                                                                                                                                                                                                                    • 5.5.1 数字I/O VI
                                                                                                                                                                                                                                      • 5.5.2 计数器VI
                                                                                                                                                                                                                                      • 5.6 DAQmx——新版DAQ库
                                                                                                                                                                                                                                        • 5.6.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                          • 5.6.2 DAQ Assistant
                                                                                                                                                                                                                                            • 5.6.3 DAQmx的应用
                                                                                                                                                                                                                                              • 5.6.4 共用传统DAQ和DAQmx
                                                                                                                                                                                                                                              • 5.7 非NI公司的数据采集卡DAQ编程
                                                                                                                                                                                                                                                • 5.7.1 直接端口读/写方式(I/O方式)
                                                                                                                                                                                                                                                  • 5.7.2 调用C语言源代码的方式(CIN方式)
                                                                                                                                                                                                                                                    • 5.7.3 调用动态链接库的方式(CLF方式)
                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题与思考题
                                                                                                                                                                                                                                                    • 6 虚拟仪器通用测试平台及应用
                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.1 概述
                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.1.1 虚拟仪器通用测试平台的组成
                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.1.2 虚拟仪器通用测试平台的应用
                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.2 高速多功能DAQ主板
                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.2.1 高速数据采集技术概况
                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.2.2 高速数据采集的关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.2.3 高速多功能DAQ主板的方案
                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.3 模拟输入信号的调理
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.3.1 模拟输入通道的组成和量程设计
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.3.2 前级调理电路的设计
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.3.3 后级驱动放大器的设计
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.4 高速采集及存储系统设计
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.4.1 采集和存储系统方案设计
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.4.2 采集系统核心器件——AD9288
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.4.3 ADC设计的几点考虑
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.4.4 采集存储器的读写控制
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.5 时序控制逻辑设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.5.1 关于采集速率的设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.5.2 触发电路的设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.5.3 基于FPGA的时序逻辑控制电路
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.6 DDS信号源的设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.6.1 DDS信号源概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.6.2 DDS信号发生模块的原理和设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.7 模拟输出信号的调理技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.7.1 模拟输出通道的组成框图
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.7.2 输出频率
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.7.3 输出幅度调节
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.7.4 直流偏置的调节
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.7.5 放大器选择
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 6.8 虚拟仪器的软件设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 6.9 数字存储示波器的软件设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 6.9.1 功能和要求
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 6.9.2 前面板设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.9.3 框图程序设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 6.10 频率特性测试仪的软件设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 6.10.1 频率特性测试仪原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 6.10.2 频率特性测试仪前面板
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 6.10.3 框图程序设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 习题与思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7 虚拟仪器系统集成的总线技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.1 总线概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.1.1 总线的定义和分类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.1.2 总线标准与标准总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.1.3 测控总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2 GPIB总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.2.1 GPIB总线概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.2.2 GPIB总线的主要特征
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.2.3 GPIB接口功能
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.2.4 GPIB接口总线组成
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.2.5 三线通信联络过程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2.6 GPIB 系统的LabVIEW 编程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.3 VXI总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.3.1 VXI总线概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.3.2 VXI总线的结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.3.3 VXI总线系统控制方案
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3.4 VXI系统的LabVIEW编程
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.4 PXI总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.4.1 PXI总线概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.4.2 PXI的机械结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.4.3 PXI的电气结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 7.4.4 PXI的软件结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.4.5 并行测控总线性能分析对比
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 7.5 网络化总线技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 7.5.1 引言
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 7.5.2 测试系统的分布式体系结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 7.5.3 网络体系结构及网络协议
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 7.5.4 网络型测试系统的组网模式
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 7.5.5 网络型测试系统的实现技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 7.5.6 LXI总线
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题与思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8 仪器驱动器设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.1 虚拟仪器软件结构VISA
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.1 VISA的基本概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.2 VISA的组成原理
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.3 VISA编程及应用实例
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.4 VISA在LabVIEW中的实现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2 VPP仪器驱动程序
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.1 仪器驱动器概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.2 VPP仪器驱动器的结构模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.3 仪器驱动程序函数简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.4 仪器驱动程序功能面板
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3 基于IVI规范的互换型驱动器
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3.1 IVI概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.3.2 IVI驱动器的类型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.3.3 IVI函数库
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.3.4 IVI特定驱动程序的开发
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.4 VPP仪器驱动程序设计
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4.1 VPP仪器驱动程序设计概要
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.4.2 VPP仪器驱动程序的设计实例
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.5 LabVIEW仪器驱动程序
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.5.1 仪器驱动程序的获得与安装
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.5.2 验证仪器驱动软件
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题与思考题
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    相关图书