虛擬儀器技術應用教程（簡體書）

本書共分三大模組，第一個模組（第1～8章）介紹虛擬儀器的概念和基礎知識；第二個模組（第9～10章）介紹虛擬儀器資料獲取系統和常用硬體設備；第三個模組（第11章）介紹8個基於虛擬儀器的測控系統設計案例，包括虛擬儀器測試平臺設計、虛擬模擬系統設計和基於物聯網技術的網路化虛擬儀器應用平臺設計。本書內容組織合理，內容安排符合學習規律，將虛擬儀器基礎性知識、常用的虛擬儀器測試平臺設備和虛擬儀器系統設計應用案例等內容融為一體，強化工程意識，培養問題分析、設計開發、科學研究和複雜工程問題解決的能力。

前 言
第 1 章 虛擬儀器及 LabVIEW 概述 1
1.1 虛擬儀器概述 1
1.1.1 虛擬儀器概念 1
1.1.2 虛擬儀器組成 1
1.1.3 虛擬儀器開發環境 2
1.2 LabVIEW 基礎 3
1.2.1 LabVIEW 的安裝 3
1.2.2 啟動 LabVIEW 10
1.2.3 LabVIEW 程序的基本構成11
1.2.4 LabVIEW 選項板 13
1.2.5 LabVIEW 菜單欄及工具條 17
1.2.6 LabVIEW 幫助 18
1.2.7 LabVIEW 虛擬儀器設計流程 20
思考題 21
第 2 章 數據類型 22
2.1 數值型 22
2.1.1 前面板控件 22
2.1.2 數值常用函數 23
2.2 布爾型 23
2.2.1 前面板控件 23
2.2.2 布爾常用函數 24
2.3 字符串 25
2.3.1 前面板控件 25
2.3.2 字符串常用函數 25
2.4 數組 26
2.4.1 前面板控件 26
2.4.2 數組常用函數 27
2.5 簇 28
2.5.1 前面板控件 29
2.5.2 簇常用函數 29
2.6 波形 29
2.6.1 波形數據 30
2.6.2 波形常用函數 30
VI 虛擬儀器技術應用教程
思考題 31
第 3 章 程序結構 32
3.1 順序結構 32
3.1.1 平鋪式順序結構 32
3.1.2 層疊式順序結構 33
3.2 分支結構 35
3.2.1 雙分支結構 35
3.2.2 多分支結構 36
3.3 循環結構 37
3.3.1 While 循環結構 37
3.3.2 For 循環結構 38
3.3.3 移位寄存器與反饋節點 39
3.4 事件結構 41
3.4.1 通知型事件結構 42
3.4.2 過濾型事件結構 44
思考題 45
第 4 章 圖形顯示 46
4.1 波形圖表 46
4.1.1 波形圖表的初始創建外觀 46
4.1.2 波形圖表個性化設置 46
4.2 波形圖 47
4.2.1 波形圖的初始創建外觀 48
4.2.2 波形圖個性化設置 48
4.3 XY 圖和 Express XY 圖 50
4.3.1 XY 圖 51
4.3.2 Express XY 圖 51
4.4 強度圖和強度圖表 52
4.4.1 強度圖 52
4.4.2 強度圖表 53
4.5 三維圖形 54
4.5.1 三維曲面圖形 55
4.5.2 三維參數圖形 55
4.5.3 三維線條圖形 55
思考題 56
第 5 章 文件的輸入/輸出 57
5.1 文本文件 57
5.1.1 文本文件的寫入 57
5.1.2 文本文件的讀取 57
5.2 二進制文件 58
目 錄 VII
5.2.1 二進制文件的寫入 58
5.2.2 二進制文件的讀取 59
5.3 電子表格文件 59
5.3.1 電子表格文件的寫入 59
5.3.2 電子表格文件的讀取 60
5.4 數據記錄文件 60
5.4.1 數據記錄文件的寫入 60
5.4.2 數據記錄文件的讀取 61
5.5 波形文件 62
5.5.1 波形文件的寫入 62
5.5.2 波形文件的讀取 62
思考題 63
第 6 章 變量與節點 64
6.1 變量 64
6.1.1 局部變量 64
6.1.2 全局變量 66
6.2 公式節點 67
6.2.1 公式節點的創建 67
6.2.2 公式節點實例 68
6.3 屬性節點 68
6.3.1 屬性節點的創建 68
6.3.2 常用屬性運用 69
6.4 子 VI 71
6.4.1 子 VI 的創建 71
6.4.2 子 VI 的調用 74
6.5 菜單設計 75
6.5.1 菜單欄菜單設計 75
6.5.2 快捷菜單設計 78
思考題 80
第 7 章 信號分析與處理 81
7.1 波形和信號生成 81
7.1.1 波形生成 81
7.1.2 信號生成 84
7.2 波形調理 86
7.2.1 數字濾波 86
7.2.2 加窗 87
7.3 波形測量 88
7.3.1 時域測量 88
7.3.2 頻域測量 89
VIII 虛擬儀器技術應用教程
7.4 信號運算 90
7.4.1 卷積 90
7.4.2 相關 91
7.4.3 縮放 91
7.5 窗 91
7.5.1 時域縮放窗 92
7.5.2 對稱窗 92
7.5.3 窗屬性 93
7.5.4 Hanning 窗 93
7.6 濾波器 93
7.6.1 Butterworth 濾波器 93
7.6.2 Chebyshev 濾波器 94
7.6.3 貝塞爾濾波器 95
7.7 譜分析 96
7.7.1 STFT 時頻圖 96
7.7.2 幅度譜和相位譜分析 96
7.7.3 功率譜分析 97
7.8 變換 97
7.8.1 FFT 變換 98
7.8.2 快速希爾伯特變換 98
思考題 98
第 8 章 數據通信 99
8.1 串行通信技術 99
8.1.1 串行通信 99
8.1.2 LabVIEW 串口編程 99
8.2 DataSocket 技術 103
8.2.1 DataSocket 技術簡介 103
8.2.2 DataSocket 技術編程 104
8.3 TCP 通信 109
8.3.1 TCP 通信簡介 110
8.3.2 TCP 通信編程 110
思考題 116
第 9 章 虛擬儀器數據采集系統 117
9.1 虛擬儀器數據采集系統組成 117
9.1.1 數據采集（DAQ）系統組成 117
9.1.2 數據采集系統配置 117
9.2 數據采集（DAQ）設備 118
9.2.1 信號調理電路 118
9.2.2 模-數轉換器（ADC） 119
目 錄 IX
9.2.3 計算機總線 119
9.3 DAQ 系統中的軟件組件 119
9.3.1 驅動軟件 119
9.3.2 應用軟件 119
9.4 使用 LabVIEW 採集模擬信號 119
9.4.1 連接測量硬件 119
9.4.2 創建仿真設備 120
9.4.3 使用 DAQ 助手採集信號 120
9.4.4 使用 NI-DAQmx 採集信號 124
第 10 章 虛擬儀器常用硬件設備 125
10.1 NI ELVIS II+創新實驗平臺 125
10.1.1 性能簡介 125
10.1.2 平臺測試 127
10.1.3 創建任務 127
10.2 NI ELVIS III 創新實驗平臺 127
10.2.1 性能簡介 127
10.2.2 平臺測試 129
10.2.3 創建任務 129
10.3 NI myDAQ 教學平臺 131
10.3.1 性能簡介 131
10.3.2 平臺測試 132
10.3.3 創建任務 132
10.4 NI USB-5133 數字示波器 132
10.4.1 性能簡介 132
10.4.2 平臺測試 133
10.5 NI VB-8012 多功能一體式儀器 133
10.5.1 性能簡介 133
10.5.2 平臺