现代虚拟仪器测量技术

模块一 虚拟仪器概述 1

1.1 虚拟仪器的概念 1

1.2 虚拟仪器的系统构成 2

1.2.1 虚拟仪器系统总体结构 2

1.2.2 通用仪器硬件平台 4

1.2.3 虚拟仪器软件结构 7

1.3 虚拟仪器软件开发平台 8

1.3.1 常用的虚拟仪器软件开发平台 8

1.3.2 LabVIEW简介 9

模块二 数据采集基础 12

2.1 输入信号类型 12

2.1.1 数字信号和模拟信号 12

2.1.2 接地信号和浮动信号 14

2.2 数据采集的过程 14

2.3 采样频率与信号频率 15

模块三 数据采集设备 18

3.1 数据采集设备的主要功能 18

3.2 数据采集设备常见I/O信号描述 21

3.3 数据采集设备的分类 23

3.4 数据采集设备的技术指标 24

3.5 数据采集设备的选择 27

3.6 数据采集设备的配置与测试 28

3.6.1 安装DAQ设备驱动程序 28

3.6.2 DAQ设备配置与测试工具：MAX 29

3.6.3 创建NI-DAQmx仿真设备 31

3.6.4 在MAX中配置和测试DAQ设备 32

3.7 测量信号时的连线 34

3.7.1 测量信号的三类连线方式 34

3.7.2 测量接地信号时的连接 38

3.7.3 测量浮动信号时的连接 39

模块四 数据采集中的信号调理 43

4.1 信号调理的类型 43

4.1.1 放大 44

4.1.2 隔离 45

4.1.3 滤波 47

4.1.4 传感器激励 47

4.1.5 线性线 48

4.1.6 数字信号处理 48

4.2 常用的信号调理设备形式 48

4.3 信号调理器与数据采集设备的通信 50

4.4 信号调理设备安装与设置 50

模块五 LabVIEW基础 54

5.1 启动LabVIEW 54

5.2 LabVIEW程序的基本构成 55

5.2.1 前面板和程序框图 55

5.2.2 子VI、图标和连接器 58

5.3 LabVIEW的选板 59

5.3.1 工具选板 59

5.3.2 控件选板 60

5.3.3 函数选板 62

5.4 示例演示 64

5.4.1 NI范例查找器 64

5.4.2 温度系统示例 65

5.4.3 频率响应示例 67

5.4.4 更多完美示例 69

5.5 使用LabVIEW在线帮助系统 69

5.6 温度监视器练习 70

5.6.1 创建一个温度计 71

5.6.2 创建温度计子VI 74

5.6.3 温度监视器 79

模块六 测量模拟输入信号 85

项目一 快速模拟数据单点采集 85

项目特点与分析 85

项目实施 86

项目拓展 100

项目二 硬件定时多通道模拟信号N采集 101

项目特点与分析 101

项目实施 102

方案一：使用NI-DAQmx API编程实现 102

方案一拓展：波形图显示控件 113

方案二：在MAX中创建NI-DAQmx任务编程实现 116

方案二拓展：通过DAQmx任务常量快捷生成配置和范例 121

方案三：利用DAQ助手生成NI-DAQmx代码编程实现 123

项目三 硬件定时多通道模拟信号连续采集 125

项目特点与分析 126

项目实施 126

方案一：使用NI-DAQmx API编程实现 126

方案一拓展：确定合理的缓冲区读写速度 137

方案二：在MAX中创建NI-DAQmx任务编程实现 141

方案二拓展：通过DAQmx任务常量快捷生成代码 143

方案三：利用DAQ助手生成NI-DAQmx代码编程实现 144

项目四 多通道模拟信号连续采集数据存储与读取 146

项目特点与分析 147

项目实施 148

方案一：以文本文件格式存取数据 148

方案一拓展：提高文本文件的可读性 157

方案二：以二进制文件格式存取数据 163

方案三：以数据记录文件格式存取数据 169

方案四：以波形文件格式存取数据 173

方案五：以TDMS二进制测量文件格式存取数据 176

项目五 信号触发的模拟信号采集 179

项目特点与分析 179

子项目1：数字边沿触发的多通道模拟信号N采集 179

子项目2：模拟边沿触发的多通道模拟信号N采集 181

子项目3：模拟窗触发的多通道模拟信号N采集 181

模块七 产生模拟输出信号 183

项目一 输出多通道直流电压信号 183

项目特点与分析 183

项目实施 184

项目二 输出一段模拟波形数据 187

项目特点与分析 188

项目实施 188

项目三 连续输出模拟波形数据 190

项目特点与分析 191

项目实施 191

模块八 使用数字I/O 192

项目一 读取DAQ设备N位数字线 192

项目特点与分析 192

项目实施 192

方案一：使用DAQ助手快捷VI编程读取 192

方案二：使用DAQmx API编程读取 194

项目二 从多位数字线读取N采样 195

项目特点与分析 195

项目实施 195

项目三 连续读取多位数字线 196

项目特点与分析 196

项目实施 197

项目四 输出N位数字线 197

项目特点与分析 197

项目实施 197

方案一：使用DAQ助手快捷VI编程输出 197

方案二：使用DAQmx API编程输出 198

项目五 从多位数字线输出N采样 199

项目特点与分析 199

项目实施 199

项目六 连续输出多位数字线 200

项目特点与分析 200

项目实施 201

模块九 使用计数器 203

项目一 数字脉冲计数 203

项目特点与分析 203

项目实施 204

方案一：使用DAQ助手快捷VI编程实现 204

方案二：使用DAQmx API编程实现 205

项目二 脉冲宽度测量 206

项目特点与分析 207

项目实施 207

项目三 数字脉冲信号频率测量 208

项目特点与分析 208

子项目1：低频脉冲频率测量 209

子项目2：高频双计数器频率测量 211

子项目3：大范围双计数器频率测量 213

项目四 生成脉冲序列 214

项目特点与分析 214

项目实施 215

术语表 217

参考文献 219