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第1章 绪论1

1.1 仪器技术发展概况1

1.2 虚拟仪器基本概念3

1.2.1 虚拟仪器面板4

1.2.2 由软件编程来实现仪器功能4

1.3 虚拟仪器的系统构成5

1.4 虚拟仪器系统集成的基本概念及意义8

习题10

第2章 虚拟仪器系统的硬件集成技术11

2.1 虚拟仪器硬件11

2.2 虚拟仪器系统总线13

2.2.1 总线的分类13

2.2.2 总线的基本规范内容15

2.2.3 总线的性能指标15

2.2.4 总线系统的优越性16

2.2.5 虚拟仪器与测控系统总线17

2.2.6 虚拟仪器应用总线的选型25

2.3 虚拟仪器系统硬件集成27

2.3.1 影响虚拟仪器系统硬件集成的主要因素27

2.3.2 虚拟仪器系统硬件集成过程28

2.3.3 虚拟仪器系统硬件集成策略32

2.4 主控计算机（控制器）的选择与配置32

2.4.1 外置式控制器33

2.4.2 嵌入式控制器34

2.5 信号接口装置设计34

2.5.1 信号接口装置的类型34

2.5.2 通用信号接口装置机械结构35

2.6 可靠性与安全性设计35

2.6.1 可靠性设计35

2.6.2 抗干扰设计36

2.6.3 安全性设计40

小结42

习题43

第3章 虚拟仪器控制软件技术44

3.1 可编程仪器标准指令SCPI44

3.1.1 SCPI仪器模型44

3.1.2 SCPI命令分类45

3.1.3 SCPI命令规范46

3.1.4 工作流程49

3.1.5 SCPI命令系统集成案例50

3.2 VISA53

3.2.1 VISA概述53

3.2.2 VISA资源管理器56

3.2.3 VISA资源模板60

3.2.4 VISA资源类68

3.2.5 VISA在编程中应用70

3.2.6 虚拟仪器的软面板72

3.2.7 NI VISA软件的安装及VXI系统硬件互连74

3.3 VPP75

3.3.1 仪器驱动程序76

3.3.2 VPP在编程中的应用82

3.4 IVI83

3.4.1 IVI技术的特点83

3.4.2 IVI驱动器的类型及互换性的实现原理83

3.4.3 IVI驱动器的工作原理84

3.4.4 IVI仪器驱动器的开发流程86

3.4.5 仪器驱动器属性的设置87

3.4.6 IVI软件的安装与应用88

小结91

习题91

第4章 VXI总线技术规范与系统集成92

4.1 概述92

4.1.1 VXI总线的产生背景92

4.1.2 VXI总线的特点92

4.1.3 VXI总线技术规范文本93

4.2 VXI总线的机械规范94

4.2.1 VXI总线模块结构95

4.2.2 VXI总线仪器的主机箱96

4.3 VXI总线的电气规范97

4.3.1 VXI子总线98

4.3.2 系统管理控制（零槽资源控制器）102

4.3.3 VXI总线仪器的环境适应性要求103

4.4 MXI接口总线105

4.4.1 MXI总线的结构106

4.4.2 MXI的连接方式106

4.4.3 MXI总线的应用107

4.5 VXI总线的系统结构109

4.5.1 系统结构概述109

4.5.2 VXI总线系统器件及其操作111

4.6 VXI总线虚拟仪器系统集成113

4.6.1 VXI系统方案设计步骤113

4.6.2 VXI总线系统控制器的选择114

4.6.3 VXI总线系统主机箱的选择117

4.6.4 VXI总线系统仪器模块的选择119

小结119

习题119

第5章 PXI总线技术规范与系统构建120

5.1 概述120

5.1.1 PXI总线的发展历程120

5.1.2 PXI总线结构特点120

5.2 PXI机械规范121

5.2.1 模块尺寸与连接器121

5.2.2 机箱与系统槽122

5.2.3 PXI徽标和兼容性标志124

5.2.4 环境测试125

5.2.5 制冷规范125

5.2.6 机箱和模块的接地需求和EMI指导方针125

5.3 PXI电气规范125

5.3.1 PXI连接器引脚定义125

5.3.2 PXI信号126

5.3.3 机箱电源规范130

5.4 PXI软件规范130

5.4.1 系统软件框架标准131

5.4.2 对已有仪器标准的支持132

5.4.3 系统实现的其他问题132

5.5 PXI系统构成与特点133

5.5.1 机箱133

5.5.2 控制器135

5.5.3 PXI接口模块138

5.5.4 PXI设备／模块139

5.6 PXI仪器系统的组建与应用142

5.6.1 PXI仪器系统的组建142

5.6.2 PXI系统应用中需要注意的问题144

5.6.3 PXI系统的应用144

小结145

习题145

第6章 基于数据采集系统的虚拟仪器及其集成146

6.1 数据采集系统概述146

6.2 数据采集系统的组成147

6.2.1 数据采集系统的基本组成147

6.2.2 数据采集传感器148

6.2.3 信号调理设备154

6.2.4 数据采集与分析硬件155

6.2.5 计算机与软件156

6.3 数据采集（DAQ）设备157

6.3.1 数据采集（DAQ）硬件关键特性参数157

6.3.2 基于USB总线的DAQ设备157

6.3.3 PCI数据采集卡158

6.3.4 CompactDAQ162

6.4 数据采集系统构建与集成164

6.4.1 数据采集系统构建方法164

6.4.2 传感器的选型164

6.4.3 数据采集设备的设计与选型165

6.4.4 数据采集系统总线的选择168

6.4.5 数据采集系统主控计算机的选型168

6.4.6 驱动软件的选择172

6.4.7 为测量系统选择合适的应用开发软件173

6.4.8 数据采集系统集成175

6.5 数据采集系统构建典型案例176

6.5.1 力、载荷与扭矩176

6.5.2 测压元件的工作原理176

6.5.3 测压元件的选择177

6.5.4 扭矩传感器的工作原理178

6.5.5 如何选择扭矩传感器179

6.5.6 载荷和扭矩传感器的信号调理180

小结180

习题180

第7章 工程装备故障检测系统设计181

7.1 概述181

7.1.1 虚拟仪器的通用设计流程181

7.1.2 故障检测系统的设计原则与设计依据182

7.2 故障检测虚拟仪器系统的总体设计182

7.2.1 被测对象检测需求分析182

7.2.2 总体结构设计184

7.3 PXI模块化仪器（现场检测诊断平台）构建185

7.3.1 虚拟仪器主控计算机选型185

7.3.2 数据采集（DAQ）模块的选型185

7.3.3 多路开关模块的选型186

7.3.4 串口通讯模块的选型187

7.3.5 PXI机箱的选型187

7.3.6 嵌入式控制器的选型187

7.3.7 显示控制单元的设计与选型188

7.4 适配器设计188

7.4.1 适配器简介188

7.4.2 上装电子设备检测板189

7.4.3 底盘仪表检测板196

7.4.4 接口设备200

7.4.5 信号接口电缆201

7.5 故障检测系统软件设计202

7.5.1 软件开发环境特点与选择202

7.5.2 总体设计205

7.5.3 软件功能206

7.5.4 软件方案206

7.5.5 程序设计说明206

7.5.6 主要程序模块开发209

7.6 用户界面设计215

7.6.1 入口界面215

7.6.2 检测界面216

7.6.3 记录界面216

7.6.4 维修指导界面218

7.7 硬件集成与检测步骤218

小结220

习题220

参考文献222