第1章 虛擬儀器概述 1
1.1 虛擬儀器的基本概念 1
1.2 虛擬儀器的組成 2
1.2.1 虛擬儀器的硬件結構 2
1.2.2 虛擬儀器的軟件結構 5
1.2.3 虛擬儀器繫統 6
1.3 虛擬儀器的特點 6
1.4 虛擬儀器的應用 7
1.5 虛擬儀器技術發展趨勢 8
本章小結 9
思考題和習題1 9
第2章 虛擬儀器總線接口技術 10
2.1 GPIB總線 10
2.1.1 GPIB總線的基本特性 10
2.1.2 GPIB器件及接口功能 11
2.1.3 GPIB總線結構 13
2.1.4 GPIB儀器繫統 16
2.2 VXI總線 17
2.2.1 VXI總線的特點 17
2.2.2 VXI器件、模塊與主機箱 18
2.2.3 VXI總線組成及功能 21
2.2.4 VXI總線的通信協議 25
2.2.5 VXI總線繫統資源 28
2.2.6 VXI總線繫統 29
2.3 PXI 總線 30
2.3.1 PXI總線的特點 31
2.3.2 PXI總線規範 31
2.3.3 PXI儀器繫統 38
2.4 LXI總線 41
2.4.1 LXI總線的特點和優勢 41
2.4.2 LXI總線規範 42
2.4.3 LXI儀器繫統 45
本章小結 48
思考題和習題2 48
第3章 虛擬儀器軟件開發平臺LabVIEW
3.1 LabVIEW概述 50
3.1.1 LabVIEW的含義 50
3.1.2 LabVIEW的特點 50
3.1.3 LabVIEW的發展 51
3.1.4 LabVIEW的應用 53
3.1.5 LabVIEW的安裝和啟動 53
3.2 LabVIEW 2019編程環境 55
3.2.1 LabVIEW程序的基本構成 55
3.2.2 LabVIEW 2019的操作選板 57
3.2.3 LabVIEW 2019的菜單和工具欄 61
3.2.4 LabVIEW 2019的數據類型 63
3.3 LabVIEW 2019的初步操作 65
3.3.1 創建和編輯VI 65
3.3.2 運行和調試VI 67
3.3.3 創建和調用子VI 69
3.3.4 VI創建舉例——虛擬溫度計 71
3.4 在LabVIEW中管理項目 73
3.4.1 新建項目 73
3.4.2 管理項目 74
3.5 獲取LabVIEW幫助 77
3.5.1 顯示即時幫助 77
3.5.2 LabVIEW幫助 77
3.5.3 LabVIEW編程範例 78
3.5.4 LabVIEW網絡資源 79
本章小結 79
思考題和習題3 79
第4章 虛擬儀器設計基礎 80
4.1 程序結構 80
4.1.1 循環結構 81
4.1.2 條件結構 84
4.1.3 順序結構 86
4.1.4 事件結構 88
4.1.5 公式節點 91
4.2 字符串、數組和簇 92
4.2.1 字符串 93
4.2.2 數組 95
4.2.3 簇 98
4.3 局部變量和全局變量 101
4.3.1 局部變量 101
4.3.2 全局變量 103
4.4 文件操作 104
4.4.1 LabVIEW支持的文件類型 104
4.4.2 LabVIEW文件I/O函數 105
4.4.3 文件操作 106
4.5 圖形顯示 110
4.5.1 波形圖和波形圖表 111
4.5.2 XY圖 113
4.5.3 強度圖和強度圖表 114
4.5.4 數字波形圖 116
4.5.5 三維圖形 117
本章小結 120
思考題和習題4 120
第5章 虛擬儀器數據采集 123
5.1 數據采集繫統概述 123
5.1.1 數據采集繫統的含義 123
5.1.2 數據采集繫統的構成 124
5.1.3 數據采集的基本原理 127
5.1.4 數據采集繫統的主要性能指標 128
5.2 數據采集卡的選用與配置 129
5.2.1 數據采集卡類型及選用 129
5.2.2 典型數據采集卡產品介紹 130
5.2.3 數據采集卡的安裝配置 135
5.3 基於LabVIEW的數據采集過程 140
5.4 數據采集編程實例 141
5.4.1 NI-DAQmx簡介 141
5.4.2 DAQ助手的使用 143
5.4.3 DAQmx編程實例 145
本章小結 153
思考題和習題5 153
第6章 虛擬儀器信號分析與處理 155
6.1 信號分析與處理概述 155
6.1.1 信號分析與處理的基本內容 155
6.1.2 LabVIEW中信號分析與處理實現 156
6.2 信號產生 157
6.2.1 數字信號的產生與數字化頻率的概念 157
6.2.2 信號生成 158
6.2.3 波形生成 160
6.3 信號的時域分析 165
6.3.1 周期信號的幅值特征分析 166
6.3.2 卷積運算 168
6.3.3 相關分析 169
6.4 信號的頻域分析 173
6.4.1 快速傅裡葉變換（FFT） 173
6.4.2 頻譜分析 177
6.5 數字濾波器 184
6.5.1 使用數字濾波器應注意的問題 185
6.5.2 LabVIEW中的數字濾波器 186
6.5.3 數字濾波器應用舉例 186
6.6 窗函數 188
6.6.1 LabVIEW中的窗函數 189
6.6.2 加窗處理舉例 190
6.7 曲線擬合 192
6.7.1 LabVIEW中的曲線擬合函數 192
6.7.2 曲線擬合應用舉例 193
本章小結 197
思考題和習題6 197
第7章 虛擬儀器通信技術 198
7.1 串行通信 198
7.1.1 串行通信的基本概念 198
7.1.2 LabVIEW的串行通信節點 200
7.1.3 串行通信應用舉例 202
7.2 TCP通信 204
7.2.1 TCP簡介 205
7.2.2 LabVIEW的TCP節點 205
7.2.3 TCP通信舉例 206
7.2.4 TCP通信說明 208
7.3 UDP通信 209
7.3.1 UDP簡介 209
7.3.2 LabVIEW的UDP節點 209
7.3.3 UDP通信舉例 210
7.3.4 UDP通信說明 212
7. 4 DataSocket通信 212
7.4.1 DataSocket技術 212
7.4.2 DataSocket Server配置 213
7.4.3 LabVIEW的DataSocket節點 214
7.4.4 DataSocket通信舉例 215
7.5 IrDA無線數據通信 216
7.5.1 IrDA概述 217
7.5.2 LabVIEW的IrDA節點 217
7.5.3 IrDA通信舉例 218
本章小結 219
思考題和習題7 219
第8章 虛擬儀器設計實例 220
8.1 虛擬儀器的設計原則 220
8.1.1 總體設計原則 220
8.1.2 硬件設計的基本原則 220
8.1.3 軟件設計的基本原則 221
8.2 虛擬儀器的設計步驟 221
8.3 虛擬儀器軟面板設計技術 222
8.3.1 虛擬儀器軟面板的設計思想 223
8.3.2 虛擬儀器軟面板的設計原則 223
8.4 虛擬儀器設計實例 225
8.4.1 虛擬數字電壓表 226
8.4.2 虛擬示波器 230
8.4.3 基於聲卡的數據采集與分析繫統 237
8.4.4 基於NI myDAQ的音頻信號處理繫統 245
8.4.5 基於虛擬儀器的電能質量監測繫統 250
本章小結 262
思考題和習題8 263
參考文獻 264

虛擬儀器技術是現代儀器技術與計算機技術相結合的產物，是21世紀科學技術中的核心技術之一。它的出現導致傳統儀器的結構、概念和設計觀點都發生了巨大的變革，代表著儀器發展的方向和潮流。
     虛擬儀器利用計算機軟件代替傳統儀器的硬件來實現信號分析、數據處理和顯示等多種功能，突破了傳統儀器由廠家定義功能，用戶無法改變的固定模式。虛擬儀器具有組建靈活、研制周期短、成本低、易維護、擴展方便和軟件資源豐富等優點，“軟件就是儀器”本質地刻畫出虛擬儀器的特征。
     美國國家儀器（National Instruments，NI）公司在20世紀80年代中期早提出了虛擬儀器（Virtual Instrument，VI）的概念。30多年來，虛擬儀器在世界範圍內已得到了廣泛的認同和應用。近幾年來，我國對虛擬儀器應用的需求開始急劇增長，虛擬儀器的應用範圍也在不斷擴大。特別是伴隨著計算機技術的飛速發展，高性能計算機推動了以軟件作為核心的虛擬儀器技術的快速發展。虛擬儀器技術已被廣泛應用於軍事、科研、測量、檢測、計量、測控等眾多領域。
     本書2007年出版第1版，得到了讀者的鼓勵和鞭策， 2012年在對第1版內容進行相應修改的基礎上出版了第2版。2017年根據讀者的反饋意見，對第2版的內容進行了相應增刪出版了第3版。2018年本書被評為“‘十三五’江蘇省高等學校重點教材”（編號：2018-1-073）。本次再版在保持本書原有特色的基礎上，結合虛擬儀器技術的發展，對第3版的內容進行了相關調整與補充。
     本次再版以NI公司推出的LabVIEW 2019圖形化編程語言為虛擬儀器開發平臺，介紹虛擬儀器的基本原理與設計方法，並給出大量的虛擬儀器設計實例，其目的是通過理論與實例結合的方式，圖文並茂，深入淺出地介紹虛擬儀器的設計方法和技巧。
     全書分為8章。第1章簡要介紹虛擬儀器的基本概念和組成；第2章講述GPIB、VXI、PXI、LXI等幾種目前用於虛擬儀器的專用總線；第3章介紹圖形化編程語言LabVIEW的基本特性、LabVIEW 2019的編程環境與虛擬儀器的創建步驟和調試方法；第4章介紹程序結構，字符串、數組和簇，局部變量和全局變量，文件操作，圖形顯示等幾種LabVIEW編程中常用的控件和函數的用法；第5章結合NI公司的數據采集卡，介紹數據采集繫統的構成、數據采集卡的選用與配置、基於LabVIEW的數據采集編程方法；第6章介紹在LabVIEW中進行信號產生、信號分析與處理的方法和技巧；第7章介紹串行通信、TCP/UDP網絡通信、NI的DataSocket通信、IrDA無線數據通信的LabVIEW實現方法；第8章從工程實用的角度出發，結合實例，介紹虛擬儀器的工程設計。
     本書配有電子課件等教輔資料，讀者可以登錄華信教育資源網www.hxedu.com.cn下載。
     本書主要由張重雄編寫，其他參與編寫的人員有張思維、郭燕、周莉莉。在此，對在本書編寫過程中提供幫助的所有人員以及所列參考文獻中的作者一並致以感謝！                  
     由於虛擬儀器技術發展迅速，應用廣泛，限於編者水平，不妥之處在所難免，歡迎讀者批評指正。聯繫E-mail：zhangchx@njust.edu.cn。