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王健，杜军，杨娜，赵国生 著

图书标签:

• LabVIEW
• 数据采集
• 仪器控制
• 自动化测试
• 图形化编程
• NI
• 测试测量
• 工程应用
• 信号处理
• 虚拟仪器

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302485223

版次：1

商品编码：12284830

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：361

字数：558000

产品特色

编辑推荐

作者长期使用LabVIEW进行教学和科研工作，有着丰富的教学和实践经验。在内容选材上，按照从基础到实用的顺序，结合大量实例，详细讲解操作步骤，能够使读者快速、真正地掌握LabVIEW

内容简介

本书选用LabVIEW 2014专业版软件开展全面、系统的介绍。全书共14章，第1章和第2章对LabVIEW的基础内容进行介绍，使读者对LabVIEW具有整体的认识并掌握基本的编程和操作方法。在此基础上，第3～8章对数据类型、数据结构、基本函数、程序结构、图形显示以及ExpressVI技术等LabVIEW中*为常用的内容进行介绍，使读者具备解决基本问题的能力。第9～14章对文件类型与操作、子VI、外部程序接口、属性与方法节点、数字信号处理、应用程序发布等工程应用所必需的内容进行讲解。
本书在讲解基础知识的同时结合了大量实例，可作为本科、大专院校计算机和电子类专业学生“虚拟仪器”或相关课程的教材，也可作为从事相关工作的科研和工程技术人员的自学参考书。

作者简介

赵国生，副教授，工学博士，哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院。现主要从事可信网络、自律计算及其认知网络等方面的教学和科研工作。在计算机网络仿真模拟方面有十多年的科研经验；在实践方面，作者团队多年来一直从事LabVIEW理论研究工作，熟悉LabVIEW软件并掌握该领域的发展方向，具有扎实的理论基础和丰富的实践经验。熟练应用LabVIEW进行了多项工业产品和项目的优化计算和仿真模拟。

目录

第1章 LabVIEW的前世今生
1.1 LabVIEW是什么 1
1.1.1 虚拟仪器 1
1.1.2 图形化编程语言 2
1.1.3 LabVIEW 2
1.2 LabVIEW发展历史 3
1.3 LabVIEW主要应用领域 6
1.3.1 结构健康监测 6
1.3.2 电能质量监测 8
1.3.3 节能减排 8
1.3.4 机器人开发和生物医学 8
1.4 VI的建立 10
1.5 控件的添加与程序框图的编辑 11
1.6 图形化语言与数据流 14
1.7 小结 15
1.8 思考与练习 15
第2章 LabVIEW编程环境与基本操作
2.1 LabVIEW编程环境的组成 16
2.1.1 LabVIEW启动界面 16
2.1.2 菜单栏 19
2.1.3 工具栏 26
2.1.4 【工具】选板 29
2.1.5 LabVIEW帮助 30
2.1.6 导航窗口 31
2.1.7 范例查找器 32
2.1.8 编程环境调整 33
2.2 VI的编辑 36
2.2.1 前面板编辑 36
2.2.2 程序框图编辑 42
2.3 VI的运行与调试 45
2.3.1 程序的运行 46
2.3.2 错误信息 46
2.3.3 程序的加亮执行 47
2.3.4 设置断点与探针 47
2.3.5 程序注释 48
2.3.6 程序调试技巧 49
2.4 小结 50
2.5 思考与练习 50
第3章 LabVIEW数据类型
3.1 数值型 51
3.2 布尔型数据 58
3.3 枚举型数据 62
3.4 时间型数据 63
3.5 变体型数据 66
3.6 局部和全局变量 67
3.7 小结 74
3.8 思考与练习 74
第4章 字符串、数组、矩阵和簇
4.1 字符串 75
4.1.1 字符串控件 75
4.1.2 组合框控件 78
4.1.3 路径控件 79
4.2 数组 81
4.3 矩阵 84
4.3.1 创建矩阵输入控件、显示控件和常量 84
4.3.2 矩阵的默认大小和值 85
4.4 簇 85
4.5 小结 87
4.6 思考与练习 88
第5章 LabVIEW中的基本函数
5.1 标量运算函数 89
5.1.1 运算函数 89
5.1.2 标量与数组的运算 90
5.1.3 数组与数组的运算 91
5.1.4 标量与簇的运算 92
5.1.5 簇与簇的运算 95
5.2 数组函数 95
5.3 簇函数 118
5.4 矩阵函数 123
5.5 关系运算与比较函数 128
5.5.1 基本关系运算 129
5.5.2 “比较0”关系运算 129
5.5.3 复杂关系运算函数 130
5.6 小结 134
5.7 思考与练习 134
第6章 LabVIEW程序结构
6.1 循环结构 135
6.1.1 For循环结构概述 135
6.1.2 For循环的“隧道” 138
6.1.3 For循环与数组 139
6.1.4 移位寄存器与反馈节点 142
6.1.5 While循环结构 146
6.2 条件结构 147
6.2.1 两分支条件结构 148
6.2.2 多分支条件结构 150
6.3 顺序结构 152
6.3.1 两种顺序结构 152
6.3.2 隧道与顺序局部变量 154
6.3.3 顺序结构的典型应用 156
6.4 定时结构 156
6.5 事件结构 161
6.5.1 事件结构的构成与创建 162
6.5.2 常见类型事件 164
6.6 公式节点 167
6.7 小结 169
6.8 思考与练习 170
第7章 数据的图形化显示
7.1 波形数据 172
7.1.1 波形数据控件 172
7.1.2 波形数据操作函数 174
7.2 波形图表 176
7.2.1 波形图表的外观与属性设置 176
7.2.2 绘制单曲线 182
7.2.3 绘制多曲线 184
7.3 波形图 184
7.4 XY图 188
7.5 强度图和强度图表 191
7.6 数字波形图 194
7.6.1 数字数据 194
7.6.2 数字波形数据与数字波形图 197
7.7 三维图形 199
7.8 小结 203
7.9 思考与练习 203
第8章 基于Express VI搭建专业测试系统
8.1 Express 技术简介 205
8.2 从实例中学习 Express VI 209
8.3 动态数据类型 214
8.4 小结 215
8.5 思考与练习 215
第9章 文件的输入/输出
9.1 文本文件操作 217
9.1.1 通用文件操作函数 217
9.1.2 写入/读取文本文件 219
9.2 写入/读取电子表格文件 223
9.2.1 【写入电子表格文件】函数 223
9.2.2 【读取电子表格文件】函数 225
9.2.3 电子表格文件 226
9.3 INI文件的读写 227
9.4 写入/读取二进制文件 228
9.4.1 一次性写入/读取二进制文件 230
9.4.2 随机读取二进制文件 230
9.4.3 数据流写入/读取二进制文件 231
9.5 TDMS文件 232
9.5.1 TDMS函数简介 232
9.5.2 TDMS文件的简单读写 237
9.5.3 波形数据的写入/读取 238
9.5.4 列出TDMS文件内容 239
9.5.5 TDMS文件的内置属性 239
9.6 XML格式的文件 240
9.7 小结 242
9.8 思考与练习 242
第10章 子VI
10.1 子VI的生成 244
10.2 子VI重入执行 253
10.3 多态VI 254
10.4 建立自己的子VI库 258
10.5 小结 259
10.6 思考与练习 260
第11章 外部程序接口与数学分析
11.1 DLL与API调用 261
11.1.1 DLL与API简介 261
11.1.2 调用DLL及API 263
11.2 Active 266
11.3 数学分析 271
11.3.1 基本数学函数 272
11.3.2 线性代数 273
11.3.3 概率与统计 274
11.3.4 微积分 275
11.3.5 空间解析几何 278
11.4 思考与练习 280
第12章 属性与方法节点
12.1 LabVIEW控件对象的层次继承结构 282
12.1.1 通用类的属性 285
12.1.2 图形对象类 287
12.2 图形对象类的子类 288
12.3 引用句柄 293
12.4 调用节点 294
12.5 VI的属性与方法 298
12.5.1 VI的引用句柄 298
12.5.2 VI的属性 298
12.5.3 VI的方法 301
12.6 小结 303
12.7 思考与练习 304
第13章 数据采集与信号处理
13.1 数据采集基础 305
13.1.1 原始信号 305
13.1.2 传感器 306
13.1.3 信号调理设备 306
13.1.4 数据采集设备 307
13.1.5 计算机 307
13.2 如何选择数据采集卡 308
13.3 数字信号的分析与处理 312
13.3.1 信号处理框架 312
13.3.2 信号的时域分析 314
13.3.3 信号的频域分析 323
13.3.4 滤波 327
13.4 小结 334
13.5 思考与练习 334
第14章 应用程序发布
14.1 LabView项目 335
14.1.1 新建项目 335
14.1.2 添加项目 337
14.1.3 组织项目中的项 339
14.1.4 保存项目 341
14.2 程序生成规范 342
14.2.1 程序生成规范的类型 342
14.2.2 开发和发布应用程序的一般性步骤 343
14.3 生成独立应用程序 345
14.4 安装程序 354
14.5 共享库 357
14.6 小结 360
14.7 思考与练习 360

精彩书摘

第5章 LabVIEW中的基本函数

数据处理是LabVIEW编程的重要内容。LabVIEW对数据的操作是通过各种基本函数实现的，本章将介绍LabVIEW的各类基本函数。与常规语言不同，LabVIEW不存在专门的运算符，它所有的运算都是通过函数实现的。所以，学会函数的使用方法是LabVIEW程序开发人员必备的技能。

为避免概念和含义上的混淆，在开始学习之前，首先对LabVIEW帮助文件中的节点、函数和函数节点3个经常出现的名词做一下简要的区别。

节点所包含的内容比函数多，它包含函数。当然，除了函数节点外，还有其他类型的节点，如公式（或表达式）节点、代码接口节点（CIN）、属性节点、调用节点、子VI、Express VI以及循环结构等。

所以，根据以上论述，应该能够理解函数节点本质上也是函数，所以不论提到函数节点或是函数，都是一个含义。

5.1 标量运算函数

5.1.1 运算函数

普通编程语言中的运算符在LabVIEW中等同运算函数。在程序框图界面中，右击空白处，弹出【函数】选板，选择【函数】选板上【编程】栏中的【数值】，弹出【数值】函数选板，如图5-1所示。

图5-1 【数值】函数选板

【数值】函数选板包含了加、减、乘、除等基本运算函数，还包含了很多高级的运算函数，如平方、取整、随机数（0～1）、常数和类型转换等。这类运算函数的功能和使用方法读者可以通过自行实验和“即时帮助”途径进行掌握，这里不再赘述。这里只给出一个小小的程序，作为范例。

【例5-1】 连线产生0～2之间变化的随机数，并将它们在波形图表中显示。

设计过程

（1）使用随机数函数产生0～1之间变化的随机数。

（2）用乘函数将随机数的变化范围扩大1倍。

（3）将产生的随机数传递给波形图表显示。

（4）为了使随机数的产生连续进行下去，将产生随机数的程序放入While循环中，如图5-2所示。

（a）前面板 （b）程序框图

图5-2 0～2范围内的随机数

注意：数值函数选板中的运算函数都适用于标量的运算，并且很多函数可以进行数组和簇的运算，这些函数被称为多态函数。运用多态函数是LabVIEW的基本技巧，必须熟练掌握。接下来对多态函数进行讲解。

5.1.2 标量与数组的运算

标量与数组的运算是标量与数组中的每一个元素都进行运算，然后运算结果依然构成相同维数的数组。如图5-3所示，一个二维数组与不同的几个标量进行运算，依然生成一个二维数组。

……

前言/序言

基本内容

随着我国科技水平以及生产力水平的进一步提高，广大科研、工程技术人员对搭建本专业基于计算机的自动化实验、测试、生产加工平台的需求变得空前强烈。但从事非计算机专业的科技人员对于利用文本语言来编制仪器控制程序，却往往束手无策。NI 公司推出的基于图形化编程方法的应用软件开发平台LabVIEW彻底改变了仪器控制程序设计人员的感受。他们可以摆脱使用文本语言来编制仪器控制程序的痛苦折磨，全身心地投入到实验测量以及生产加工的本身，从而大大提高研究、测试、生产加工的效率。

本书以非计算机专业人员的视角，从实际需求入手介绍LabVIEW解决问题的方法，在对其有了形象直观认识的基础上，逐步进入对其原理的讲解，从而使非计算机专业的初学者很快能够利用它解决实际工程中的问题，为进一步对LabVIEW更深层次的应用打下基础。本书分成14章，各章主要内容如下。

第1章对LabVIEW进行概括性的介绍，包括它的发展历史、特点、应用领域、开发环境、工程建立方法以及具体编程方式，使读者在对LabVIEW具有一定认识的基础上能够完成一些小应用程序的设计。

第2章对LabVIEW编程环境与基本操作进行了较详细的介绍。

第3章对LabVIEW数据类型进行介绍，主要包括对其控件和常量的选取、操作和属性设置方法等。另外，本章还对局部和全局变量进行了介绍。

第4章主要对字符串、数组、簇、矩阵4种LabVIEW数据结构进行了讲解，包括它们控件的建立和调整等方面的内容。

第5章介绍了LabVIEW中的基本函数，包括标量运算函数、关系运算函数、数组函数、矩阵函数和簇函数等。

第6章详细介绍了LabVIEW程序结构，包括循环结构、顺序结构、条件结构和事件结构等。

第7章介绍了LabVIEW中数据的图形化显示，包括波形图、波形图表、XY图等。

第8章介绍了基于Express VI搭建专业测试系统。

第9章对LabVIEW提供的文件类型和对应的输入/输出等操作过程进行详细介绍。

第10章介绍了如何构建和使用LabVIEW的子VI。

第11章介绍LabVIEW外部程序接口与数学分析的方法。

第12章对LabVIEW中的属性与方法节点进行详细介绍。

第13章对数据采集和数字信号处理的基础理论、概念、知识和方法进行介绍，并对LabVIEW中数字信号的时域和频域分析函数进行介绍。

第14章介绍如何用LabVIEW编写的程序创建可执行文件、可执行文件安装包以及动态链接库（DLL）等，即应用程序发布。

主要特点

本书作者长期使用LabVIEW进行教学和科研工作，有着丰富的教学和实践经验。在内容编排上，按照读者学习的一般规律，结合大量实例讲解操作步骤，能够使读者快速、真正地掌握LabVIEW。

具体讲，本书具有以下鲜明的特点：

* 从零开始，轻松入门；

* 图解案例，清晰直观；

* 图文并茂，操作简单；

* 实例引导，专业经典；

* 学以致用，注重实践。

读者对象

* LabVIEW初学者；

* 具有一定LabVIEW基础知识，希望进一步深入掌握LabVIEW程序设计的中级读者；

* 大中专院校计算机、电子等相关专业的学生；

* 从事检测、控制等相关工作的科研和工程技术人员。

本书可作为本科、大专院校计算机和电子信息类专业学生虚拟仪器或相关课程的教材，也可作为从事相关工作的科研和工程技术人员的自学参考书。

联系我们

本书由哈尔滨理工大学王健、哈尔滨师范大学杜军、赵国生和黑龙江工程学院杨娜共同组织编写。王健负责第1章和第8章，杜军负责第5～7章，第9、10章，杨娜负责第11～14章，赵国生负责第2～4章。参与本书编写的人员还有宋一兵、管殿柱、王献红、李文秋、张忠林、赵景波、曹立文、郭方方、初航、谢丽华等教师。此外，陈炫慧、郭兆文、郭乃文、王萌、邹伊凡和白勇强等同学在资料整理、文字校验和所有源代码的编写等方面也给予了一定的帮助，在此一并感谢。

本书得到了以下项目的支持：国家自然科学基金项目“可生存系统的自主认知模式研究”（61202458）、国家自然科学基金项目“基于认知循环的任务关键系统可生存性自主增长模型与方法”（61403109）、高等学校博士点基金项目（20112303120007）、中国博士后科学基金面上资助项目（20090460882）和哈尔滨市科技创新人才研究专项（2016RAQXJ036）。

感谢您选择本书，希望我们的努力对您的工作和学习有所帮助，也希望您把对本书的意见和建议告诉我们。

《现代测量控制系统设计与实现》 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面、系统的现代测量与控制系统设计与实现方法论。在当今工业自动化、科学研究及工程应用领域，对精准、可靠的测量数据获取与高效、智能的控制策略执行能力的需求日益增长。本书将深入剖析测量控制系统的核心概念、关键技术以及实际工程中的设计考量，帮助读者构建起从理论到实践的坚实桥梁，掌握设计、开发、调试并优化各类测量控制系统的完整流程。 第一部分：测量系统的基础理论与核心技术 本部分将为读者奠定扎实的理论基础，深入理解测量系统的运作原理。 1.1 测量系统的基本组成与工作流程： 我们将从最基本的层面出发，解析一个典型的测量系统是如何工作的。这包括对传感器、信号调理电路、数据采集卡（ADC）、计算机（或嵌入式系统）以及信息显示与处理单元等关键组件的详细介绍。通过对这些组成部分功能的梳理，读者将能够清晰地理解数据从物理量转换为可识别信号，再到最终被系统处理和呈现的整个过程。我们将重点讲解不同组件之间的相互关系和数据流动的逻辑，为后续更深入的技术探讨打下基础。 1.2 传感器原理与选型指南： 传感器是测量系统的“眼睛”，其性能直接决定了测量的精度和可靠性。本章将系统性地介绍各类常用传感器的物理学原理，例如： 温度传感器： 热电偶（K型、J型、T型等）、热敏电阻（NTC、PTC）、电阻温度检测器（RTD，如Pt100）、红外温度传感器等，深入讲解它们的工作机制、响应特性、精度范围以及适用场景。 压力传感器： 压阻式、电容式、应变片式、压电式等，分析其测量原理、线性度、过载能力及环境适应性。 位移与位置传感器： 线性电位计、LVDT（线性可变差动变压器）、编码器（增量式、绝对式）、霍尔传感器、超声波传感器、激光测距传感器等，探讨其测量方式、分辨率、响应速度及抗干扰能力。 力与力矩传感器： 应变片式传感器、压电式传感器等，讲解其力学转换原理及应用。 流量传感器： 涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计等，介绍不同流量测量原理及其优缺点。 加速度传感器与陀螺仪： MEMS加速度计、压电加速度计、角速度传感器等，阐述其惯性测量原理及在姿态监测中的应用。 在介绍原理的同时，本书将提供详实的传感器选型指南，指导读者如何根据具体的测量对象、环境条件、精度要求、响应速度、成本等因素，做出最合适的传感器选择。 1.3 信号调理与放大技术： 传感器输出的原始信号往往微弱、易受干扰，或不满足ADC的输入要求。本章将深入探讨信号调理的关键技术，包括： 放大器： 运算放大器（OP-AMP）的基本应用，如同相放大器、反相放大器、差分放大器等，讲解放大器的增益设置、带宽限制、输入输出阻抗匹配等参数。 滤波器： 介绍不同类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻滤波器）的原理和设计，以及它们在抑制噪声、去除干扰方面的作用。重点讲解RC滤波器、有源滤波器（基于运算放大器）以及更复杂的数字滤波器。 阻抗匹配： 解释信号源与负载之间阻抗匹配的重要性，以实现最大功率传输并减少信号反射。 线性化与校准： 针对传感器输出非线性的问题，介绍线性化技术（如查找表、数学拟合）以及传感器校准的方法（零点校准、斜率校准），确保测量数据的准确性。 1.4 数据采集（DAQ）技术： 本章将详细讲解数据采集系统的核心组件和工作原理： 模数转换器（ADC）： 深入介绍不同类型的ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型、并行型）的工作原理、关键参数（分辨率、采样率、转换速度、非线性度）及其对测量精度的影响。 采样定理： 详细阐述奈奎斯特-香农采样定理，解释为何需要以至少被测信号最高频率两倍以上的速率进行采样，以及过采样和欠采样的后果。 多通道数据采集： 讲解如何在一个数据采集卡上同时采集多个通道的信号，包括多路复用技术、同步采样等。 数据采集卡的接口与通信： 介绍常见的数据采集卡接口，如PCI、PCIe、USB、Ethernet等，以及与计算机进行数据交换的通信协议。 1.5 测量不确定度与误差分析： 任何测量都存在不确定度，理解和量化不确定度是科学严谨测量的基础。本章将： 区分误差与不确定度： 明确系统误差、随机误差的概念以及它们对测量结果的影响。 不确定度的评定： 介绍A类和B类不确定度的评定方法，以及如何根据实验数据和已知信息进行计算。 不确定度的合成与扩展： 讲解如何将多个分量的不确定度合成得到总的不确定度，以及如何进行扩展不确定度的计算，给出测量结果的置信区间。 提高测量精度的策略： 基于误差分析，提出提高测量精度的可行性策略，例如改进测量方法、选用高精度仪器、进行多次测量求平均、采用抗干扰措施等。 第二部分：控制系统的原理与实现技术 本部分将聚焦于控制系统的设计与实现，带领读者掌握如何构建稳定、高效的闭环控制系统。 2.1 控制系统的基本概念与分类： 我们将从最基础的层面介绍控制系统的核心概念，包括被控对象、控制器、传感器、执行器等基本组成要素。在此基础上，我们将对控制系统进行分类，例如： 开环控制系统与闭环控制系统： 详细阐述两者的工作原理、优缺点以及适用场景。重点强调闭环控制系统通过反馈实现精确控制的优势。 单输入单输出（SISO）与多输入多输出（MIMO）系统： 介绍不同系统结构对控制策略设计的影响。 线性系统与非线性系统： 区分两者的特点，并简述不同系统类型的分析与控制方法。 连续时间系统与离散时间系统： 阐述采样对系统动态特性的影响，以及离散时间控制在数字控制系统中的重要性。 2.2 经典控制理论：PID控制算法详解： PID（比例-积分-微分）控制器是工业界应用最广泛的控制算法，本章将对其进行深入剖析： P（比例）控制： 解释比例增益 Kp 的作用，以及它如何影响系统的响应速度和稳态误差。 I（积分）控制： 讲解积分作用如何消除稳态误差，并分析 Ki 对系统响应的影响，以及可能引入的超调和振荡。 D（微分）控制： 阐述微分作用如何预测误差变化趋势，从而提高系统的响应速度和稳定性，抑制超调，并讲解 Kd 的作用。 PID算法的实现形式： 介绍位置式PID和增量式PID的算法形式，以及它们在实际应用中的区别。 PID参数整定方法： 系统性介绍多种PID参数整定方法，包括试凑法、临界比例法（Ziegler-Nichols方法）、经验法等，并探讨不同方法在实际应用中的优劣。 PID算法的改进： 介绍积分分离、抗积分饱和、模糊PID、自适应PID等PID算法的改进与优化技术，以应对复杂工况。 2.3 现代控制理论初步：状态空间方法： 本章将介绍现代控制理论的核心——状态空间方法，为设计更复杂的控制系统提供理论基础。 状态变量与状态方程： 定义状态变量，并建立描述系统动态演变的线性状态方程。 传递函数与状态空间表示之间的转换： 讲解如何从系统的传递函数模型推导出其状态空间方程，以及反向转换的方法。 可控性与可观测性： 解释系统可控性与可观测性的概念，以及它们在控制器设计中的重要性。 极点配置： 介绍如何通过状态反馈设计控制器，使得闭环系统的极点位于期望的位置，从而达到期望的动态性能。 状态观测器的设计： 当系统状态变量无法直接测量时，如何设计状态观测器来估计系统状态。 2.4 控制系统的稳定性分析： 稳定性是控制系统设计的首要目标，本章将介绍常用的稳定性分析方法： 劳斯判据（Routh-Hurwitz Criterion）： 基于特征方程的系数，判断线性时不变系统是否稳定。 根轨迹法（Root Locus）： 分析控制器参数变化时，闭环系统极点的移动轨迹，从而评估系统的稳定性裕度。 奈奎斯特判据（Nyquist Criterion）： 基于开环传递函数的幅相特性，判断闭环系统的稳定性。 伯德图（Bode Plot）分析： 利用幅频特性和相频特性图，分析系统的幅度和相位裕度，评估稳定性。 2.5 执行机构与伺服系统： 本章将介绍控制系统中实现动作的执行机构，以及相关的伺服系统原理。 电动机： 直流电机、交流电机（感应电机、同步电机）、步进电机、伺服电机等的工作原理、驱动方式及其在控制系统中的应用。 液压与气动执行机构： 介绍液压缸、气动缸、电液伺服阀、比例阀等，以及它们的工作原理、特性与应用。 伺服系统： 讲解位置伺服、速度伺服、力矩伺服等基本概念，以及如何构建高性能的伺服控制回路。 第三部分：系统集成与工程实践 本部分将指导读者如何将前两部分所学的理论知识应用于实际工程项目，完成从设计到实现的完整流程。 3.1 系统设计流程与方法： 本书将提供一个系统化的测量控制系统设计流程，包括： 需求分析与方案确定： 如何准确理解用户需求，定义系统功能，并初步选择技术路线。 硬件选型与配置： 基于功能需求，选择合适的传感器、数据采集设备、控制器、执行器等硬件，并进行接口匹配和配置。 软件架构设计： 规划系统的软件模块，包括数据采集模块、信号处理模块、控制算法模块、用户界面模块、通信模块等。 系统集成规划： 考虑各硬件和软件模块之间的集成方式，包括物理连接、电气接口、通信协议等。 3.2 软件开发环境与工具（通用性介绍）： 本章将对常用的软件开发环境和工具进行通用性介绍，强调其在测量控制系统开发中的作用。我们将讨论： 编程语言的选择： C/C++、Python、C等在嵌入式开发、PC应用开发中的优势与应用场景。 集成开发环境（IDE）： Visual Studio, Eclipse, Code::Blocks等IDE的常用功能，如代码编辑、编译、调试。 实时操作系统（RTOS）： FreeRTOS, VxWorks, RTLinux等RTOS在需要高实时性任务调度中的作用。 仿真工具： MATLAB/Simulink等仿真软件在系统建模、算法开发与验证中的应用。 版本控制工具： Git等工具在团队协作和代码管理中的重要性。 3.3 数据可视化与人机交互（HMI）设计： 人机交互是用户与测量控制系统进行信息交互的唯一途径，优秀的HMI设计能够显著提升系统的可用性和用户体验。 数据采集与存储： 讲解如何从数据采集设备读取实时数据，并将其有效地存储到文件或数据库中。 实时数据显示： 介绍各种可视化控件（如波形图、仪表盘、数值显示、趋势图）在实时数据显示中的应用，如何直观地展示测量结果。 用户界面设计原则： 强调界面的简洁性、易用性、信息层次的合理性，以及如何引导用户进行操作。 报警与故障诊断： 设计有效的报警机制，及时通知用户异常情况，并提供初步的故障诊断信息。 参数配置与控制指令输入： 提供用户友好的界面，用于配置系统参数、设置控制目标值以及发送控制指令。 3.4 系统调试与性能优化： 在系统集成完成后，调试是确保系统正常运行的关键环节。 单元测试与集成测试： 对各个软件模块和硬件组件进行独立测试，然后进行整体集成测试。 信号与逻辑调试： 利用示波器、逻辑分析仪等工具，检查信号的完整性和时序的正确性。 控制回路调试： 重点调试控制算法的参数，通过观察系统的响应，逐步优化PID参数或状态反馈增益，以达到期望的控制性能（如快速响应、无超调、高精度）。 性能优化策略： 讨论如何通过算法改进、硬件升级、并行处理、优化通信协议等方式，提升系统的响应速度、处理能力、资源利用率和能耗效率。 3.5 实际应用案例分析： 本书将通过多个具有代表性的实际应用案例，生动地展示如何运用本书所学的知识解决工程问题。这些案例可能涵盖： 工业自动化生产线控制： 例如，自动化装配线、传送带速度控制、机器人轨迹规划等。 环境监测与数据采集： 例如，气象站数据采集、水质监测系统、土壤湿度监测等。 机械设备状态监测与故障诊断： 例如，电机振动监测、轴承温度监控、设备运行参数分析等。 科学实验数据采集与分析： 例如，材料力学性能测试、物理实验信号采集、生物信号测量等。 智能家居与楼宇控制： 例如，温湿度自动调节、照明智能控制、安防系统联动等。 在每个案例分析中，我们将详细剖析项目的背景、挑战、解决方案的设计思路、硬件选型、软件实现细节、调试过程以及最终取得的成果。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 既有深入的理论讲解，又不乏丰富的实践指导，帮助读者从“懂”到“会”。 系统性强： 涵盖了从测量原理到控制实现，再到系统集成的完整流程。 实用性高： 聚焦于实际工程应用中经常遇到的问题和解决方案。 通用性原则： 尽管提及具体的技术和工具，但更侧重于传授普适性的设计理念和工程方法，使读者能够触类旁通。 目标读者： 本书适合于自动化、电子工程、机械工程、计算机科学等相关专业的本科生、研究生，以及在工业界从事测量、控制、自动化设备开发、系统集成、产品研发等工作的工程师、技术人员。对于希望快速掌握现代测量控制系统设计与实现技术的初学者，以及希望深化理解和拓宽技术视野的从业人员，本书都将是宝贵的参考资料。

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细读《精通LabVIEW》：开启数据分析的崭新视角 这是一本让我眼前一亮的关于数据分析的书籍。书中不仅仅是教你如何使用LabVIEW进行数据采集，更深入地探讨了如何利用LabVIEW强大的数据处理和分析工具，从海量数据中挖掘出有价值的信息。作者对各种数据可视化技术进行了详细的介绍，让我看到了如何将枯燥的数字转化为直观、易于理解的图表，从而更好地洞察数据背后的规律。我特别被书中关于“频谱分析”、“滤波算法”和“统计分析”的章节所吸引，这些内容不仅理论扎实，而且提供了丰富的LabVIEW实现案例，让我能够快速掌握并应用到实际的数据分析工作中。通过学习，我开始用LabVIEW来处理我项目中遇到的各种数据问题，发现了很多之前未曾注意到的重要细节，也能够更准确地预测和判断趋势。这本书让我意识到，LabVIEW不仅仅是硬件的控制工具，更是进行深度数据分析的利器，它为我打开了认识数据、理解数据、利用数据的一个全新视角。

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《精通LabVIEW》：一位资深工程师的实战宝典 这是一本真正从实践出发的书籍，让我受益匪浅。作者在书中倾注了多年的行业经验和技术积累，将LabVIEW在实际工程项目中的应用场景描绘得淋漓尽致。每一个章节都围绕着解决具体问题展开，涵盖了从数据采集、信号处理到仪器控制、系统集成等多个关键领域。书中提供的代码示例清晰、实用，并且附有详细的解释，让我能够快速理解并应用到自己的工作中。我尤其喜欢书中关于“故障排除”和“性能优化”的章节，这些内容往往是新手最容易忽略但又是至关重要的部分。作者用生动的语言讲述了各种常见问题的解决方法，以及如何通过合理的编程技巧来提升程序的运行效率和稳定性。阅读这本书，我感觉就像是在跟一位经验丰富的工程师进行一对一的交流，他不仅传授技术，更分享了宝贵的工程经验和行业洞察。这本书对我而言，不仅仅是一本技术手册，更是一本可以反复研读的实战宝典，它帮助我少走了很多弯路，让我能够更自信地应对各种工程挑战。

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《精通LabVIEW》：挑战与乐趣并存的学习之旅 这本书是一场充满挑战但又乐趣无穷的学习冒险。作者在书中设计了一系列循序渐进的案例，从基础的VI编写到复杂的系统集成，每一个环节都充满了探索的乐趣。在学习的过程中，我遇到了不少难题，但书中提供的详尽解析和调试技巧，总是能帮助我一一攻克。我最欣赏的是书中对于“图形化编程”的独特见解，它让我看到了LabVIEW不同于传统文本编程的魅力所在，理解了为何它能够如此高效地用于测试测量和数据分析。我尝试着书中介绍的一些高级技巧，例如“数据流编程”和“共享变量”，这些内容虽然需要一定的思考和实践，但一旦掌握，就会感受到巨大的成就感。这本书不仅仅教会了我如何使用LabVIEW，更让我爱上了这种直观、高效的编程方式。它让我从被动的学习者转变为主动的探索者，在这个过程中，我不仅提升了技术能力，更收获了解决问题的自信和克服困难的决心。

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读《精通LabVIEW》有感：对创新思维的启迪 这本书带给我的，远不止是技术层面的提升。在阅读过程中，我仿佛置身于一个充满无限可能的创新工坊，每一次的翻阅都像是一次思维的碰撞，激发出新的灵感。作者并非简单地罗列枯燥的代码或指令，而是以一种引导性的方式，让我深入理解LabVIEW的核心理念和设计哲学。他巧妙地将复杂的概念分解，并通过生动形象的比喻和实际案例，将抽象的理论转化为触手可及的实践。我特别欣赏书中对于“模块化设计”和“状态机”等核心思想的阐述，这不仅仅是编程技巧，更是一种解决问题的思维模式。通过学习，我开始重新审视我过去的一些项目，发现了很多可以优化和改进的地方。书中提供的不仅仅是“怎么做”，更重要的是“为什么这么做”，这种深层次的探究让我对LabVIEW的应用有了更宏观的认识。无论是从零开始学习，还是有一定基础想要深入的用户，都能从中获益良多。它鼓励我去思考，去尝试，去突破，去用LabVIEW构建出更智能、更高效的解决方案。这本书就像一位经验丰富的朋友，在我探索LabVIEW世界的旅途中，给予我最宝贵的指导和最坚定的支持。

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潜心研读《精通LabVIEW》：对自动化领域的全新认知 自从接触了这本书，我对自动化世界的理解被彻底颠覆了。它不仅仅是一本关于LabVIEW的教程，更像是一本打开自动化技术大门的钥匙。书中对各种传感器、执行器以及它们与LabVIEW的连接方式进行了详尽的介绍，让我清晰地看到了硬件与软件如何 seamlessly 地融合在一起，构建出强大的自动化系统。我特别对书中关于“实时系统”和“分布式控制”的章节印象深刻，它让我看到了LabVIEW在复杂工业自动化场景下的巨大潜力。作者用浅显易懂的语言解释了许多专业术语，并且通过大量的图示和流程图，将复杂的系统架构变得一目了然。我尝试着书中介绍的一些小型项目，亲身体验了LabVIEW在控制和监测方面的强大能力，这极大地激发了我对自动化工程的兴趣。这本书不仅仅是技术知识的灌输，更是一种对工程思维的启蒙，让我开始思考如何利用LabVIEW来解决现实世界中的各种自动化难题，为我的职业发展打开了新的篇章。