本书针对应用型本科教育和新工科的特点，结合测控技术与仪器专业工程教育认证标准，为适应当今经济社会对专业人才的需求，以提升学生实践应用能力为目标，精心组织内容。本书共分三大模块，*一个模块（第1～ 8 章）介绍虚拟仪器的概念和基础知识；第二个模块（第9～10 章）介绍虚拟仪器数据采集系统和常用硬件设备；第三个模块（第11 章）介绍8 个基于虚拟仪器的测控系统设计案例，包括虚拟仪器测试平台设计、虚拟仿真系统设计和基于物联网技术的网络化虚拟仪器应用平台设计。本书内容组织合理，内容安排符合学习规律，将虚拟仪器基础性知识、常用的虚拟仪器测试平台设备和虚拟仪器系统设计应用案例等内容融为一体，强化工程意识，培养问题分析、设计开发、科学研究和复杂工程问题解决的能力。
本书可作为普通高校测控技术与仪器、自动化、电子信息、通信、物联网、应用物理、机器人等应用型本科专业的教材，也可作为相关技术人员的参考用书。
本书配有电子课件，欢迎选用本书作教材的教师登录www.cmpedu.com 注册下载，或发邮件到jinacmp@163.com 索取。
前 言
第 1 章 虚拟仪器及 LabVIEW 概述 1
1.1 虚拟仪器概述 1
1.1.1 虚拟仪器概念 1
1.1.2 虚拟仪器组成 1
1.1.3 虚拟仪器开发环境 2
1.2 LabVIEW 基础 3
1.2.1 LabVIEW 的安装 3
1.2.2 启动 LabVIEW 10
1.2.3 LabVIEW 程序的基本构成11
1.2.4 LabVIEW 选项板 13
1.2.5 LabVIEW 菜单栏及工具条 17
1.2.6 LabVIEW 帮助 18
1.2.7 LabVIEW 虚拟仪器设计流程 20
思考题 21
第 2 章 数据类型 22
2.1 数值型 22
2.1.1 前面板控件 22
2.1.2 数值常用函数 23
2.2 布尔型 23
2.2.1 前面板控件 23
2.2.2 布尔常用函数 24
2.3 字符串 25
2.3.1 前面板控件 25
2.3.2 字符串常用函数 25
2.4 数组 26
2.4.1 前面板控件 26
2.4.2 数组常用函数 27
2.5 簇 28
2.5.1 前面板控件 29
2.5.2 簇常用函数 29
2.6 波形 29
2.6.1 波形数据 30
2.6.2 波形常用函数 30
VI 虚拟仪器技术应用教程
思考题 31
第 3 章 程序结构 32
3.1 顺序结构 32
3.1.1 平铺式顺序结构 32
3.1.2 层叠式顺序结构 33
3.2 分支结构 35
3.2.1 双分支结构 35
3.2.2 多分支结构 36
3.3 循环结构 37
3.3.1 While 循环结构 37
3.3.2 For 循环结构 38
3.3.3 移位寄存器与反馈节点 39
3.4 事件结构 41
3.4.1 通知型事件结构 42
3.4.2 过滤型事件结构 44
思考题 45
第 4 章 图形显示 46
4.1 波形图表 46
4.1.1 波形图表的初始创建外观 46
4.1.2 波形图表个性化设置 46
4.2 波形图 47
4.2.1 波形图的初始创建外观 48
4.2.2 波形图个性化设置 48
4.3 XY 图和 Express XY 图 50
4.3.1 XY 图 51
4.3.2 Express XY 图 51
4.4 强度图和强度图表 52
4.4.1 强度图 52
4.4.2 强度图表 53
4.5 三维图形 54
4.5.1 三维曲面图形 55
4.5.2 三维参数图形 55
4.5.3 三维线条图形 55
思考题 56
第 5 章 文件的输入/输出 57
5.1 文本文件 57
5.1.1 文本文件的写入 57
5.1.2 文本文件的读取 57
5.2 二进制文件 58
目 录 VII
5.2.1 二进制文件的写入 58
5.2.2 二进制文件的读取 59
5.3 电子表格文件 59
5.3.1 电子表格文件的写入 59
5.3.2 电子表格文件的读取 60
5.4 数据记录文件 60
5.4.1 数据记录文件的写入 60
5.4.2 数据记录文件的读取 61
5.5 波形文件 62
5.5.1 波形文件的写入 62
5.5.2 波形文件的读取 62
思考题 63
第 6 章 变量与节点 64
6.1 变量 64
6.1.1 局部变量 64
6.1.2 全局变量 66
6.2 公式节点 67
6.2.1 公式节点的创建 67
6.2.2 公式节点实例 68
6.3 属性节点 68
6.3.1 属性节点的创建 68
6.3.2 常用属性运用 69
6.4 子 VI 71
6.4.1 子 VI 的创建 71
6.4.2 子 VI 的调用 74
6.5 菜单设计 75
6.5.1 菜单栏菜单设计 75
6.5.2 快捷菜单设计 78
思考题 80
第 7 章 信号分析与处理 81
7.1 波形和信号生成 81
7.1.1 波形生成 81
7.1.2 信号生成 84
7.2 波形调理 86
7.2.1 数字滤波 86
7.2.2 加窗 87
7.3 波形测量 88
7.3.1 时域测量 88
7.3.2 频域测量 89
VIII 虚拟仪器技术应用教程
7.4 信号运算 90
7.4.1 卷积 90
7.4.2 相关 91
7.4.3 缩放 91
7.5 窗 91
7.5.1 时域缩放窗 92
7.5.2 对称窗 92
7.5.3 窗属性 93
7.5.4 Hanning 窗 93
7.6 滤波器 93
7.6.1 Butterworth 滤波器 93
7.6.2 Chebyshev 滤波器 94
7.6.3 贝塞尔滤波器 95
7.7 谱分析 96
7.7.1 STFT 时频图 96
7.7.2 幅度谱和相位谱分析 96
7.7.3 功率谱分析 97
7.8 变换 97
7.8.1 FFT 变换 98
7.8.2 快速希尔伯特变换 98
思考题 98
第 8 章 数据通信 99
8.1 串行通信技术 99
8.1.1 串行通信 99
8.1.2 LabVIEW 串口编程 99
8.2 DataSocket 技术 103
8.2.1 DataSocket 技术简介 103
8.2.2 DataSocket 技术编程 104
8.3 TCP 通信 109
8.3.1 TCP 通信简介 110
8.3.2 TCP 通信编程 110
思考题 116
第 9 章 虚拟仪器数据采集系统 117
9.1 虚拟仪器数据采集系统组成 117
9.1.1 数据采集（DAQ）系统组成 117
9.1.2 数据采集系统配置 117
9.2 数据采集（DAQ）设备 118
9.2.1 信号调理电路 118
9.2.2 模-数转换器（ADC） 119
目 录 IX
9.2.3 计算机总线 119
9.3 DAQ 系统中的软件组件 119
9.3.1 驱动软件 119
9.3.2 应用软件 119
9.4 使用 LabVIEW 采集模拟信号 119
9.4.1 连接测量硬件 119
9.4.2 创建仿真设备 120
9.4.3 使用 DAQ 助手采集信号 120
9.4.4 使用 NI-DAQmx 采集信号 124
第 10 章 虚拟仪器常用硬件设备 125
10.1 NI ELVIS II+创新实验平台 125
10.1.1 性能简介 125
10.1.2 平台测试 127
10.1.3 创建任务 127
10.2 NI ELVIS III 创新实验平台 127
10.2.1 性能简介 127
10.2.2 平台测试 129
10.2.3 创建任务 129
10.3 NI myDAQ 教学平台 131
10.3.1 性能简介 131
10.3.2 平台测试 132
10.3.3 创建任务 132
10.4 NI USB-5133 数字示波器 132
10.4.1 性能简介 132
10.4.2 平台测试 133
10.5 NI VB-8012 多功能一体式仪器 133
10.5.1 性能简介 133
10.5.2 平台测试 134
10.6 YLCK-03 实验平台 134
10.6.1 性能简介 134
10.6.2 平台测试 135
第 11 章 基于 LabVIEW 的测控系统设计案例 138
11.1 基于 LabVIEW 的地下蒸汽管道泄漏检测系统 138
11.1.1 项目简介 138
11.1.2 系统工作原理 138
11.1.3 系统硬件设计 139
11.1.4 系统软件设计 139
11.1.5 系统测试与分析 142
11.2 基于 LabVIEW 的电动机性能综合测试平台 143
X 虚拟仪器技术应用教程
11.2.1 项目简介 143
11.2.2 系统方案设计 143
11.2.3 系统软件设计 144
11.2.4 数据处理算法研究 147
11.2.5 系统运行测试 147
11.3 基于 LabVIEW 和 HD Audio 声卡的电动车报警器测试仪 148
11.3.1 项目简介 148
11.3.2 系统设计 148
11.3.3 虚拟仪器设计 149
11.4 基于 LabVIEW 和 USB 接口的数据采集器 151
11.4.1 项目简介 151
11.4.2 系统方案设计 151
11.4.3 系统硬件设计 152
11.4.4 系统软件设计 154
11.5 基于 LabVIEW 的火灾报警模拟演示系统 156
11.5.1 项目简介 156
11.5.2 系统功能模块设计 156
11.5.3 运行与测试 161
11.6 基于 LabVIEW 的酒店客控虚拟仿真实验系统 161
11.6.1 项目简介 161
11.6.2 系统总体方案设计 162
11.6.3 系统终端设计 162
11.6.4 系统功能模块设计 163
11.6.5 系统软件设计 165
11.6.6 温湿度模糊控制器设计 172
11.6.7 系统仿真与测试 174
11.7 基于 GPRS 和 OneNET 的水质无线远程监测预警系统 177
11.7.1 项目简介 177
11.7.2 系统总体方案设计 177
11.7.3 数据处理算法研究 178
11.7.4 系统硬件设计 180
11.7.5 系统软件设计 184
11.8 基于 LabVIEW 和 ARM 技术的氯气泄漏远程监测系统 190
11.8.1 项目简介 190
11.8.2 系统总体方案设计 191
11.8.3 系统硬件设计 192
11.8.4 系统软件设计 196
参考文献 20
VI 虚拟仪器技术应用教程
思考题 31
第 3 章 程序结构 32
3.1 顺序结构 32
3.1.1 平铺式顺序结构 32
3.1.2 层叠式顺序结构 33
3.2 分支结构 35
3.2.1 双分支结构 35
3.2.2 多分支结构 36
3.3 循环结构 37
3.3.1 While 循环结构 37
3.3.2 For 循环结构 38
3.3.3 移位寄存器与反馈节点 39
3.4 事件结构 41
3.4.1 通知型事件结构 42
3.4.2 过滤型事件结构 44
思考题 45
第 4 章 图形显示 46
4.1 波形图表 46
4.1.1 波形图表的初始创建外观 46
4.1.2 波形图表个性化设置 46
4.2 波形图 47
4.2.1 波形图的初始创建外观 48
4.2.2 波形图个性化设置 48
4.3 XY 图和 Express XY 图 50
4.3.1 XY 图 51
4.3.2 Express XY 图 51
4.4 强度图和强度图表 52
4.4.1 强度图 52
4.4.2 强度图表 53
4.5 三维图形 54
4.5.1 三维曲面图形 55
4.5.2 三维参数图形 55
4.5.3 三维线条图形 55
思考题 56
第 5 章 文件的输入/输出 57
5.1 文本文件 57
5.1.1 文本文件的写入 57
5.1.2 文本文件的读取 57
5.2 二进制文件 58
目 录 VII
5.2.1 二进制文件的写入 58
5.2.2 二进制文件的读取 59
5.3 电子表格文件 59
5.3.1 电子表格文件的写入 59
5.3.2 电子表格文件的读取 60
5.4 数据记录文件 60
5.4.1 数据记录文件的写入 60
5.4.2 数据记录文件的读取 61
5.5 波形文件 62
5.5.1 波形文件的写入 62
5.5.2 波形文件的读取 62
思考题 63
第 6 章 变量与节点 64
6.1 变量 64
6.1.1 局部变量 64
6.1.2 全局变量 66
6.2 公式节点 67
6.2.1 公式节点的创建 67
6.2.2 公式节点实例 68
6.3 属性节点 68
6.3.1 属性节点的创建 68
6.3.2 常用属性运用 69
6.4 子 VI 71
6.4.1 子 VI 的创建 71
6.4.2 子 VI 的调用 74
6.5 菜单设计 75
6.5.1 菜单栏菜单设计 75
6.5.2 快捷菜单设计 78
思考题 80
第 7 章 信号分析与处理 81
7.1 波形和信号生成 81
7.1.1 波形生成 81
7.1.2 信号生成 84
7.2 波形调理 86
7.2.1 数字滤波 86
7.2.2 加窗 87
7.3 波形测量 88
7.3.1 时域测量 88
7.3.2 频域测量 89
VIII 虚拟仪器技术应用教程
7.4 信号运算 90
7.4.1 卷积 90
7.4.2 相关 91
7.4.3 缩放 91
7.5 窗 91
7.5.1 时域缩放窗 92
7.5.2 对称窗 92
7.5.3 窗属性 93
7.5.4 Hanning 窗 93
7.6 滤波器 93
7.6.1 Butterworth 滤波器 93
7.6.2 Chebyshev 滤波器 94
7.6.3 贝塞尔滤波器 95
7.7 谱分析 96
7.7.1 STFT 时频图 96
7.7.2 幅度谱和相位谱分析 96
7.7.3 功率谱分析 97
7.8 变换 97
7.8.1 FFT 变换 98
7.8.2 快速希尔伯特变换 98
思考题 98
第 8 章 数据通信 99
8.1 串行通信技术 99
8.1.1 串行通信 99
8.1.2 LabVIEW 串口编程 99
8.2 DataSocket 技术 103
8.2.1 DataSocket 技术简介 103
8.2.2 DataSocket 技术编程 104
8.3 TCP 通信 109
8.3.1 TCP 通信简介 110
8.3.2 TCP 通信编程 110
思考题 116
第 9 章 虚拟仪器数据采集系统 117
9.1 虚拟仪器数据采集系统组成 117
9.1.1 数据采集（DAQ）系统组成 117
9.1.2 数据采集系统配置 117
9.2 数据采集（DAQ）设备 118
9.2.1 信号调理电路 118
9.2.2 模-数转换器（ADC） 119
目 录 IX
9.2.3 计算机总线 119
9.3 DAQ 系统中的软件组件 119
9.3.1 驱动软件 119
9.3.2 应用软件 119
9.4 使用 LabVIEW 采集模拟信号 119
9.4.1 连接测量硬件 119
9.4.2 创建仿真设备 120
9.4.3 使用 DAQ 助手采集信号 120
9.4.4 使用 NI-DAQmx 采集信号 124
第 10 章 虚拟仪器常用硬件设备 125
10.1 NI ELVIS II+创新实验平台 125
10.1.1 性能简介 125
10.1.2 平台测试 127
10.1.3 创建任务 127
10.2 NI ELVIS III 创新实验平台 127
10.2.1 性能简介 127
10.2.2 平台测试 129
10.2.3 创建任务 129
10.3 NI myDAQ 教学平台 131
10.3.1 性能简介 131
10.3.2 平台测试 132
10.3.3 创建任务 132
10.4 NI USB-5133 数字示波器 132
10.4.1 性能简介 132
10.4.2 平台测试 133
10.5 NI VB-8012 多功能一体式仪器 133
10.5.1 性能简介 133
10.5.2 平台测试 134
10.6 YLCK-03 实验平台 134
10.6.1 性能简介 134
10.6.2 平台测试 135
第 11 章 基于 LabVIEW 的测控系统设计案例 138
11.1 基于 LabVIEW 的地下蒸汽管道泄漏检测系统 138
11.1.1 项目简介 138
11.1.2 系统工作原理 138
11.1.3 系统硬件设计 139
11.1.4 系统软件设计 139
11.1.5 系统测试与分析 142
11.2 基于 LabVIEW 的电动机性能综合测试平台 143
X 虚拟仪器技术应用教程
11.2.1 项目简介 143
11.2.2 系统方案设计 143
11.2.3 系统软件设计 144
11.2.4 数据处理算法研究 147
11.2.5 系统运行测试 147
11.3 基于 LabVIEW 和 HD Audio 声卡的电动车报警器测试仪 148
11.3.1 项目简介 148
11.3.2 系统设计 148
11.3.3 虚拟仪器设计 149
11.4 基于 LabVIEW 和 USB 接口的数据采集器 151
11.4.1 项目简介 151
11.4.2 系统方案设计 151
11.4.3 系统硬件设计 152
11.4.4 系统软件设计 154
11.5 基于 LabVIEW 的火灾报警模拟演示系统 156
11.5.1 项目简介 156
11.5.2 系统功能模块设计 156
11.5.3 运行与测试 161
11.6 基于 LabVIEW 的酒店客控虚拟仿真实验系统 161
11.6.1 项目简介 161
11.6.2 系统总体方案设计 162
11.6.3 系统终端设计 162
11.6.4 系统功能模块设计 163
11.6.5 系统软件设计 165
11.6.6 温湿度模糊控制器设计 172
11.6.7 系统仿真与测试 174
11.7 基于 GPRS 和 OneNET 的水质无线远程监测预警系统 177
11.7.1 项目简介 177
11.7.2 系统总体方案设计 177
11.7.3 数据处理算法研究 178
11.7.4 系统硬件设计 180
11.7.5 系统软件设计 184
11.8 基于 LabVIEW 和 ARM 技术的氯气泄漏远程监测系统 190
11.8.1 项目简介 190
11.8.2 系统总体方案设计 191
11.8.3 系统硬件设计 192
11.8.4 系统软件设计 196
参考文献 20
书单推荐
