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虚拟仪器是现代仪器技术与计算机技术相结合的产物，代表着仪器发展的最新方向和潮流，是信息技术的一个重要领域。本书系统地介绍虚拟仪器的相关技术与设计方法，内容包括虚拟仪器的总线接口技术、图形化编程语言LabVIEW 2019、虚拟仪器数据采集、虚拟仪器信号分析与处理、虚拟仪器通信技术等。从工程实用的角度出发，详细论述虚拟仪器的综合设计。本书内容丰富，理论联系实际，通过大量的实例，深入浅出地介绍虚拟仪器的设计技巧。为了适合教学需要，各章末均附有思考题和习题，并配有电子课件。本书可作为高等院校“虚拟仪器”课程的教材或教学参考书，也可作为工程技术人员开发设计虚拟仪器的参考书。

第1章  虚拟仪器概述	1
1.1  虚拟仪器的基本概念	1
1.2  虚拟仪器的组成	2
1.2.1  虚拟仪器的硬件结构	2
1.2.2  虚拟仪器的软件结构	5
1.2.3  虚拟仪器系统	6
1.3  虚拟仪器的特点	6
1.4  虚拟仪器的应用	7
1.5  虚拟仪器技术发展趋势	8
本章小结	9
思考题和习题1	9
第2章  虚拟仪器总线接口技术	10
2.1  GPIB总线	10
2.1.1  GPIB总线的基本特性	10
2.1.2  GPIB器件及接口功能	11
2.1.3  GPIB总线结构	13
2.1.4  GPIB仪器系统	16
2.2  VXI总线	17
2.2.1  VXI总线的特点	17
2.2.2  VXI器件、模块与主机箱	18
2.2.3  VXI总线组成及功能	21
2.2.4  VXI总线的通信协议	25
2.2.5  VXI总线系统资源	28
2.2.6  VXI总线系统	29
2.3  PXI 总线	30
2.3.1  PXI总线的特点	31
2.3.2  PXI总线规范	31
2.3.3  PXI仪器系统	38
2.4  LXI总线	41
2.4.1  LXI总线的特点和优势	41
2.4.2  LXI总线规范	42
2.4.3  LXI仪器系统	45
本章小结	48
思考题和习题2	48
第3章  虚拟仪器软件开发平台LabVIEW	
3.1  LabVIEW概述	50
3.1.1  LabVIEW的含义	50
3.1.2  LabVIEW的特点	50
3.1.3  LabVIEW的发展	51
3.1.4  LabVIEW的应用	53
3.1.5  LabVIEW的安装和启动	53
3.2  LabVIEW 2019编程环境	55
3.2.1  LabVIEW程序的基本构成	55
3.2.2  LabVIEW 2019的操作选板	57
3.2.3  LabVIEW 2019的菜单和工具栏	61
3.2.4  LabVIEW 2019的数据类型	63
3.3  LabVIEW 2019的初步操作	65
3.3.1  创建和编辑VI  	65
3.3.2  运行和调试VI	      67
3.3.3  创建和调用子VI	69
3.3.4  VI创建举例——虚拟温度计	71
3.4  在LabVIEW中管理项目	73
3.4.1  新建项目	73
3.4.2  管理项目	74
3.5  获取LabVIEW帮助	77
3.5.1  显示即时帮助	77
3.5.2  LabVIEW帮助	77
3.5.3  LabVIEW编程范例	78
3.5.4  LabVIEW网络资源	79
本章小结	79
思考题和习题3	79
第4章  虚拟仪器设计基础	80
4.1  程序结构	80
4.1.1  循环结构	81
4.1.2  条件结构	84
4.1.3  顺序结构	86
4.1.4  事件结构	88
4.1.5  公式节点	91
4.2  字符串、数组和簇	92
4.2.1  字符串	93
4.2.2  数组	95
4.2.3  簇	98
4.3  局部变量和全局变量	101
4.3.1  局部变量	101
4.3.2  全局变量	103
4.4  文件操作	104
4.4.1  LabVIEW支持的文件类型	104
4.4.2  LabVIEW文件I/O函数	105
4.4.3  文件操作	106
4.5  图形显示	110
4.5.1  波形图和波形图表	111
4.5.2  XY图	113
4.5.3  强度图和强度图表	114
4.5.4  数字波形图	116
4.5.5  三维图形	117
本章小结	120
思考题和习题4	120
第5章  虚拟仪器数据采集	123
5.1  数据采集系统概述	123
5.1.1  数据采集系统的含义	123
5.1.2  数据采集系统的构成	124
5.1.3  数据采集的基本原理	127
5.1.4  数据采集系统的主要性能指标	128
5.2  数据采集卡的选用与配置	129
5.2.1  数据采集卡类型及选用	129
5.2.2  典型数据采集卡产品介绍	130
5.2.3  数据采集卡的安装配置	135
5.3  基于LabVIEW的数据采集过程	140
5.4  数据采集编程实例	141
5.4.1  NI-DAQmx简介	141
5.4.2  DAQ助手的使用	143
5.4.3  DAQmx编程实例	145
本章小结	153
思考题和习题5	153
第6章  虚拟仪器信号分析与处理	155
6.1  信号分析与处理概述	155
6.1.1  信号分析与处理的基本内容	155
6.1.2  LabVIEW中信号分析与处理实现	156
6.2  信号产生	157
6.2.1  数字信号的产生与数字化频率的概念	157
6.2.2  信号生成	158
6.2.3  波形生成	160
6.3  信号的时域分析	165
6.3.1  周期信号的幅值特征分析	166
6.3.2  卷积运算	168
6.3.3  相关分析	169
6.4  信号的频域分析	173
6.4.1  快速傅里叶变换（FFT）	173
6.4.2  频谱分析	177
6.5  数字滤波器	184
6.5.1  使用数字滤波器应注意的问题	185
6.5.2  LabVIEW中的数字滤波器	186
6.5.3  数字滤波器应用举例	186
6.6  窗函数	188
6.6.1  LabVIEW中的窗函数	189
6.6.2  加窗处理举例	190
6.7  曲线拟合	192
6.7.1  LabVIEW中的曲线拟合函数	192
6.7.2  曲线拟合应用举例	193
本章小结	197
思考题和习题6	197
第7章  虚拟仪器通信技术	198
7.1  串行通信	198
7.1.1  串行通信的基本概念	198
7.1.2  LabVIEW的串行通信节点	200
7.1.3  串行通信应用举例	202
7.2  TCP通信	204
7.2.1  TCP简介	205
7.2.2  LabVIEW的TCP节点	205
7.2.3  TCP通信举例	206
7.2.4  TCP通信说明	208
7.3  UDP通信	209
7.3.1  UDP简介	209
7.3.2  LabVIEW的UDP节点	209
7.3.3  UDP通信举例	210
7.3.4  UDP通信说明	212
7. 4  DataSocket通信	212
7.4.1  DataSocket技术	212
7.4.2  DataSocket Server配置	213
7.4.3  LabVIEW的DataSocket节点	214
7.4.4  DataSocket通信举例	215
7.5  IrDA无线数据通信	216
7.5.1  IrDA概述	217
7.5.2  LabVIEW的IrDA节点	217
7.5.3  IrDA通信举例	218
本章小结	219
思考题和习题7	219
第8章  虚拟仪器设计实例	220
8.1  虚拟仪器的设计原则	220
8.1.1  总体设计原则	220
8.1.2  硬件设计的基本原则	220
8.1.3  软件设计的基本原则	221
8.2  虚拟仪器的设计步骤	221
8.3  虚拟仪器软面板设计技术	222
8.3.1  虚拟仪器软面板的设计思想	223
8.3.2  虚拟仪器软面板的设计原则	223
8.4  虚拟仪器设计实例	225
8.4.1  虚拟数字电压表	226
8.4.2  虚拟示波器	230
8.4.3  基于声卡的数据采集与分析系统	237
8.4.4  基于NI myDAQ的音频信号处理系统	245
8.4.5  基于虚拟仪器的电能质量监测系统	250
本章小结	262
思考题和习题8	263
参考文献	264

虚拟仪器技术是现代仪器技术与计算机技术相结合的产物，是21世纪科学技术中的核心技术之一。它的出现导致传统仪器的结构、概念和设计观点都发生了巨大的变革，代表着仪器发展的最新方向和潮流。
     虚拟仪器利用计算机软件代替传统仪器的硬件来实现信号分析、数据处理和显示等多种功能，突破了传统仪器由厂家定义功能，用户无法改变的固定模式。虚拟仪器具有组建灵活、研制周期短、成本低、易维护、扩展方便和软件资源丰富等优点，“软件就是仪器”最本质地刻画出虚拟仪器的特征。
     美国国家仪器（National Instruments，NI）公司在20世纪80年代中期最早提出了虚拟仪器（Virtual Instrument，VI）的概念。30多年来，虚拟仪器在世界范围内已得到了广泛的认同和应用。近几年来，我国对虚拟仪器应用的需求开始急剧增长，虚拟仪器的应用范围也在不断扩大。特别是伴随着计算机技术的飞速发展，高性能计算机推动了以软件作为核心的虚拟仪器技术的快速发展。虚拟仪器技术已被广泛应用于军事、科研、测量、检测、计量、测控等众多领域。
     本书2007年出版第1版，得到了读者的鼓励和鞭策， 2012年在对第1版内容进行相应修改的基础上出版了第2版。2017年根据读者的反馈意见，对第2版的内容进行了相应增删出版了第3版。2018年本书被评为“‘十三五’江苏省高等学校重点教材”（编号：2018-1-073）。本次再版在保持本书原有特色的基础上，结合虚拟仪器技术的最新发展，对第3版的内容进行了相关调整与补充。
     本次再版以NI公司最新推出的LabVIEW 2019图形化编程语言为虚拟仪器开发平台，介绍虚拟仪器的基本原理与设计方法，并给出大量的虚拟仪器设计实例，其目的是通过理论与实例结合的方式，图文并茂，深入浅出地介绍虚拟仪器的设计方法和技巧。
     全书分为8章。第1章简要介绍虚拟仪器的基本概念和组成；第2章讲述GPIB、VXI、PXI、LXI等几种目前用于虚拟仪器的专用总线；第3章介绍图形化编程语言LabVIEW的基本特性、LabVIEW 2019的编程环境与虚拟仪器的创建步骤和调试方法；第4章介绍程序结构，字符串、数组和簇，局部变量和全局变量，文件操作，图形显示等几种LabVIEW编程中常用的控件和函数的用法；第5章结合NI公司的数据采集卡，介绍数据采集系统的构成、数据采集卡的选用与配置、基于LabVIEW的数据采集编程方法；第6章介绍在LabVIEW中进行信号产生、信号分析与处理的方法和技巧；第7章介绍串行通信、TCP/UDP网络通信、NI的DataSocket通信、IrDA无线数据通信的LabVIEW实现方法；第8章从工程实用的角度出发，结合实例，介绍虚拟仪器的工程设计。
     本书配有电子课件等教辅资料，读者可以登录华信教育资源网www.hxedu.com.cn下载。
     本书主要由张重雄编写，其他参与编写的人员有张思维、郭燕、周莉莉。在此，对在本书编写过程中提供帮助的所有人员以及所列参考文献中的作者一并致以感谢！                  
     由于虚拟仪器技术发展迅速，应用广泛，限于编者水平，不妥之处在所难免，欢迎读者批评指正。联系E-mail：zhangchx@njust.edu.cn。

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虚拟仪器技术分析与设计（第4版）