内容简介
《虚拟仪器技术/全国高等职业教育规划教材》是根据高职、高专电类专业教学改革形式和实际需要编写的,主要内容包括了虚拟仪器技术的一些重要章节:虚拟仪器技术及LabVIEW入门、程序结构、数据类型:数组、簇和波形、图形显示、字符串和文件I/O、数据采集、信号分析与处理、对话框与用户界面、ELVIS仪器的简介、虚拟仪器实验的实际应用等。 《虚拟仪器技术/全国高等职业教育规划教材》通篇贯彻要点突出,概念清晰,说明细致透彻。力求教师好教,学生好学。充分考虑的学生认知规律,边讲边练。每章后附有小结并配有一定的练习与思考。 《虚拟仪器技术/全国高等职业教育规划教材》强调以技能训练为主,以美国NI公司ELVIS仪器为平台,开发了10个实验,对学生系统掌握LabVIEW编程和数据采集卡的应用大有益处。 《虚拟仪器技术/全国高等职业教育规划教材》适合高职、高专电类、机电类专业教学使用,也可作为工程技术人员参考用书。
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目录
前言第1章 虚拟仪器技术及LabVIEW入门1.1 虚拟仪器1.1.1 虚拟仪器的发展1.1.2 LabVIEW简介1.1.3 虚拟仪器与传统仪器的比较1.1.4 虚拟仪器实验平台1.2 LabVIEW的运行环境1.2.1 程序启动1.2.2 前面板设计窗口1.2.3 流程图编辑窗口1.2.4 操作面板1.3 虚拟仪器设计项目1.3.1 项目要求1.3.2 前面板设计1.3.3 流程图设计1.3.4 编辑子VI图标和接口板1.3.5 保存、运行程序1.4 本章小结1.5 实训 ELVIS万用表的使用1.5.1 实验目的1.5.2 实验原理与说明1.5.3 实验仪器设备1.5.4 实验内容与步骤1.5.5 注意事项1.6 练习与思考
第2章 ELVIS仪器2.1 硬件组成2.2 软件组成2.2.1 LabVIEW API程序2.2.2 基于LabVIEW设计虚拟仪器软件包2.3 实训 ELVES仪器双踪示波器、信号发生器的使用2.3.1 实验目的2.3.2 实验原理与说明2.3.3 实验设备与器材2.3.4 实验内容与方法2.3.5 注意事项2.4 本章小结2.5 练习与思考
第3章 程序结构3.1 For循环结构3.1.1 For循环的建立3.1.2 移位寄存器3.1.3 For循环应用3.2 While循环结构3.2.1 While循环的建立3.2.2 While循环应用3.3 条件结构3.3.1 条件结构的建立3.3.2 选择结构的应用3.4 顺序结构3.4.1 顺序结构的建立3.4.2 顺序结构的应用3.5 公式节点3.5.1 公式节点的建立3.5.2 公式节点的应用3.6 实训 ELVIS仪器可调电源的使用及多谐振荡器电路3.6.1 实验目的3.6.2 实验设备与器材3.6.3 实验原理与说明3.6.4 实验内容及方法3.6.5 注意事项3.7 本章小结3.8 练习与思考
第4章 数据类型:数组、簇和波形4.1 数组4.1.1 数组的建立4.1.2 常用数组函数4.1.3 数组的应用4.2 簇4.2.1 簇的建立4.2.2 常用簇函数4.2.3 簇的应用4.3 波形类型4.4 实训 模拟量的输入/输出4.4.1 实验目的4.4.2 实验设备与器材4.4.3 实验原理与说明4.4.4 实验内容及方法4.4.5 实验总结4.5 本章小结4.6 练习与思考
第5章 图形显示5.1 概述5.2 波形图表控件5.2.1 波形图表的设置5.2.2 Chart的应用5.3 波形图控件5.3.1 波形图控件的光标设置5.3.2 Graph的应用5.4 XY图形控件5.5 强度图控件5.6 实训 数字量的输入/输出5.6.1 实验目的5.6.2 实验设备与器材5.6.3 实验内容及方法5.6.4 注意事项5.7 本章小结5.8 练习与思考
第6章 字符串和文件I/O6.1 字符串6.1.1 字符串的创建6.1.2 字符串函数6.1.3 字符串应用6.2 文件的输入/输出(I/O)6.2.1 文件I/O函数6.2.2 读写文本文件6.2.3 读写电子表格文件6.2.4 读写二进制文件6.3 波形数据记录文件6.4 实训 RC瞬态电路电压分析6.4.1 实验目的6.4.2 实验设备与器材6.4.3 实验内容及方法6.4.4 注意事项6.5 本章小结6.6 练习与思考
第7章 数据采集7.1 概述7.2 数据采集VI7.2.1 模拟量输入7.2.2 模拟量输出7.3 数据采集设备的设置与测试7.3.1 数据采集设备安装7.3.2 数据采集设备测试7.4 数据采样概念7.4.1 采样频率的选择7.4.2 使用抗混频滤波器7.5 实训 电动机转速测量——定时/计数器的使用7.5.1 实验目的7.5.2 实验设备与器材7.5.3 实验内容及方法7.5.4 注意事项7.6 本章小结7.7 练习与思考
第8章 信号分析与处理8.1 数字信号概述8.1.1 用于测量的虚拟仪器主要用途8.1.2 用于数字信号处理函数8.2 虚拟仪器设计8.2.1 虚拟信号发生器的生成与显示8.2.2 数字滤波器8.3 曲线拟合8.3.1 直线拟合仪8.3.2 多项式拟合仪8.4 实训 交通信号灯8.4.1 实验目的8.4.2 实验设备与器材8.4.3 实验内容及方法8.4.4 注意事项8.5 本章小结8.6 练习与思考
第9章 LabVIEW程序设计技巧9.1 局部变量9.1.1 建立局部变量9.1.2 局部变量的应用举例9.2 全局变量9.2.1 建立全局变量9.2.2 全局变量的应用举例9.2.3 使用局部变量和全局变量应注意的其他问题9.3 属性节点9.3.1 属性节点的创建9.3.2 属性节点应用9.4 实训 数字温度计9.4.1 实验目的9.4.2 实验设备与器材9.4.3 实验内容及方法9.4.4 注意事项9.5 本章小结9.6 练习与思考
第10章 对话框与用户界面10.1 VI属性设置10.1.1 VI属性介绍10.1.2 VI属性设置应用举例10.2 对话框与用户界面10.2.1 对话框10.2.2 错误处理10.2.3 菜单10.3 实训 自由空间的光通信10.3.1 实验目的10.3.2 实验设备与器材10.3.3 实验内容及方法10.3.4 注意事项10.4 本章小结10.5 练习与思考参考文献
精彩书摘
8.4实训交通信号灯 8.4.1实验目的 1)学习ELVIS仪器上数字二极管测试器的使用。 2)学习ELVIS器上两端电压、电流分析器的使用。 3)学习基于Lab VIEW的交通信号灯程序的编写。 8.4.2实验设备与器材 1)计算机。 2)ELVIS仪器。 3)发光二极管(两个红,两个黄,两个绿)。 4)6个220电阻。 8.4.3实验内容及方法 1.测试二极管确定其极性 半导体二极管是一种极性元件,通常其一端有带状标记注明是负极;另一端称为正极。尽管根据二极管的封装不同,有许多种方法标注极性,但是有一点始终不变一即在正极上加正电压,则二极管正向导通,电流能够流通。用户可以使用NI ELVIS找出二极管的极性。按照以下步骤使用NI ELVIS测试二极管判断极性。 1)启动NI ELVIS仪器启动界面,选择数字万用表:DMM。 2)单击二极管测量按钮。 3)将一个发光二极管的两端连接到工作站数字万用表DMM(电流)的HT和LO引脚。当二极管阻止电流通过时,显示器显示的值与没有接入二极管时显示的值相同(即电路开路)。当二极管导通时,发光二极管发光并且显示器所显示的电压低于开路电压。试着在两个方向使电流通过红色发光二极管。如果观察到发光二极管发光,二极管连接到LO(黑色香蕉接头)一端是二极管的负极。 2.二极管的特性曲线 二极管的特性曲线是通过元件的电流与二极管两端电压的函数关系,它能够很好地展示二极管的电子特性。 完成以下步骤作出二极管的特性曲线。 1)将硅二极管接在数字万用表DMM(电流)接头的两端(CURRENT HI/LO)。 2)启动NI ELVIS仪器启动界面,选择两端电流一电压分析器(Two—Wire Ctrrent-Voltage Analyzer)。从而打开一个新的软件前面板,如图8—12所示,可以显示被测元件的(I—V)曲线。软件前面板在二极管两端加入测试电压,从一个开始电压值以一定步长逐渐增加到终了电压值,其中的参数都可以选择设定。 3)对于硅二极管,设置如下参数。 开始电压:一2V。 终了电压:+2.0V。 ……
前言/序言
虚拟仪器是基于计算机的仪器,它是计算机技术、仪器技术和通信技术等多门技术相结合的产物,是人类进入信息时代、网络时代后,在数据采集、自动测试和仪器技术领域的一场革命。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向,以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。 近几年来,虚拟仪器及其组态软件LabVIEW在我国的测试技术和教育领域得到了迅速推广。许多高职高专院校把虚拟仪器技术课程作为电类、机电类等相关专业的必修课或是选修课,为了适应高职高专教育的改革和全国示范性院校建设的需要,实现技能型人才培养的目标,编者结合多年从事高职高专虚拟仪器教学的实践编写了本书。 本书突出了以下特点: 1)从虚拟仪器程序开发的不同阶段出发,由浅入深、循序渐进地介绍了LabVIEW编程语言和节点函数的使用方法。全书图文并茂,采用实例上机操作,突出了易学、易用和系统性、实用性。 2)强调以技能训练为主,以美国M公司ELVIS仪器为平台,开发实验,对读者系统掌握LabVIEW编程和数据采集卡的应用大有益处。 3)给出了例题、习题,以供强化概念。注意运用正文、例题、习题之间的分工和配合,尤其每章后的小结,起到提纲挈领、掌握要点的作用。帮助读者归纳、总结和掌握,引导读者思考理解,帮助深化概念,巩固所学知识。 本书可以作为高职高专电类、机电类等相关专业的教材,也可以作为工程技术人员的参考用书。 本书由天津电子信息职业技术学院周冀馨任主编,北京工业大学王云新任副主编,天津电子信息职业技术学院的刘振昌、王述欣,石家庄经济学院的宋丽亚,国家知识产权局专利局的翟琳娜也参与了编写。其中,周冀馨编写了第4~8章,王云新编写了第1章和第10章,刘振昌编写了第3章前3节,翟琳娜编写了第3章后5节,宋丽亚编写了第9章,王述欣编写了第2章。 由于编者水平有限,书中难免存在疏漏之处,恳请广大读者批评指正。 编者
《工程测量学》 概述 《工程测量学》是一本全面介绍现代工程测量原理、方法与技术的专业教材,旨在为土木工程、交通工程、水利工程、城市规划等相关专业的学生及工程技术人员提供系统的理论知识和实践指导。本书紧密结合工程建设的实际需求,涵盖了工程测量从基础理论到先进应用的全过程,内容严谨、体系完整、图文并茂,力求使读者能够熟练掌握工程测量学的基本技能,并能将其应用于解决各类工程问题。 内容详述 第一篇 测量学基础 本篇旨在为读者建立坚实的测量学理论基础。 绪论: 详细阐述工程测量学的定义、任务、发展历程及其在现代工程建设中的重要地位。通过丰富的实例,说明工程测量如何保障工程的精度、安全和经济性。介绍测量的基本概念,如点、线、面、高程、坐标等,并解释其在工程设计、施工和验收各阶段的应用。 大地测量基准与坐标系统: 深入讲解大地基准的概念,包括参心大地基准和非参心大地基准,以及国家大地基准的建立和重要性。详细介绍我国国家大地坐标系统的演变,包括1950年、1980年国家大地坐标系,以及当前普遍使用的2000国家大地坐标系(CGCS2000)。阐述大地测量基准在工程测量中的核心作用,以及不同坐标系统之间的转换方法,为后续的工程数据处理奠定基础。 地球椭球体与地图投影: 介绍地球的形状和大小,以及大地水准面、参考椭球体等基本概念。系统讲解常用的地图投影原理,如等角投影、等面积投影、等距投影等,重点介绍高斯-克吕格投影及其在我国的应用。分析不同投影方式的特点和适用范围,以及在工程应用中可能遇到的变形问题和校正方法。 测量误差理论与数据处理: 这是工程测量学中至关重要的一环。本章系统介绍测量误差的来源、分类(系统误差、偶然误差)及其传播规律。详细讲解误差的评定方法,包括中误差、相对误差、全站仪精度等。重点介绍最小二乘法原理及其在测量数据平差中的应用,包括条件平差、间接平差和整体平差。通过具体的算例,演示如何对测量数据进行处理,提高测量精度,并对结果进行可靠性分析。 第二篇 测量仪器与方法 本篇侧重于介绍现代工程测量中常用的仪器设备及其操作方法。 测距技术: 详细介绍各种测距技术的原理和应用。包括: 普通测距仪: 介绍钢尺、测绳等传统测距工具的使用方法和注意事项。 光电测距仪(电子测距仪): 重点讲解基于相位法和脉冲法的光电测距原理,介绍直角棱镜、反射片等反射元件的使用。 激光测距仪: 介绍激光测距的原理,以及不同类型激光测距仪(手持式、扫描式)的应用场景。 全站仪: 详细介绍全站仪的组成、工作原理、主要技术指标(测距精度、测角精度、读数精度)。重点讲解全站仪的各种测量模式,如对中、定向、测站设置、坐标测量、放样测量、高程测量等。强调实际操作中的注意事项,如仪器架设、对准目标、数据记录和导出等。 测角技术: 介绍各种测角仪器的原理和使用方法。 经纬仪: 讲解经纬仪的构造、度盘、指标差等概念,以及水平角、天顶距的观测方法。 全站仪的测角功能: 结合全站仪的实际操作,讲解如何进行水平角和天顶距的精确测量。 倾斜测量: 介绍倾斜仪和电子倾角传感器在测量仪器中的应用,以及它们如何补偿仪器自身的倾斜,提高测量精度。 高程测量: 介绍不同高程测量方法的原理和适用范围。 水准测量: 详细介绍水准仪的类型(DS3、DS1、DS05等)、水准尺的结构及读数方法。重点讲解精密水准测量、普通水准测量、往返水准测量、闭合水准测量等方法,以及如何进行高差的计算和汇总。强调视线距离、仪器架设、尺垫平整等操作要点。 全站仪测量高程: 结合全站仪的特点,介绍利用测角和测距测量高差的原理,重点讲解“后方交会”、“前方交会”以及视距测量高程的方法。 GPS/GNSS测量高程: 介绍全球导航卫星系统(GNSS)在高程测量中的应用,包括三维坐标解算及相对高程的获取。 导线测量: 介绍导线测量的基本原理、布设原则与方法。 控制导线: 讲解导线点布设原则(连接控制点、避开障碍、观测方便等),以及导线测量中的观测内容(测角、测距)。重点介绍导线平差的方法,包括角度闭合差的调整、边长闭合差的调整、坐标的计算等。 附合导线、断续导线: 讲解不同类型导线的特点和计算方法。 小范围控制测量: 导线测量: (同上) 三角测量与三边测量: 介绍在小范围控制网中,如何利用三角形的边和角关系进行控制点坐标的计算。 交会测量: 详细讲解前方交会、后方交会(定向)、侧方交会等测量方法,分析其应用场景和精度特点。 GPS/GNSS测量: 介绍GPS/GNSS在小范围控制网中的应用,包括静态测量、动态测量等,以及数据后处理流程。 地形图测绘: 介绍地形图测绘的基本流程和方法。 地形图的要素: 解释等高线、高程点、注记、图例等地形图的基本构成要素。 测定地面点高程的方法: 结合前述高程测量方法,介绍如何测定地面点的三维坐标。 地形图的比例尺与精度: 解释地形图比例尺的选择原则,以及不同比例尺地形图的精度要求。 数字化地形图的绘制: 介绍利用测量数据和CAD软件绘制数字化地形图的方法。 第三篇 工程测量应用 本篇将工程测量学理论与实际工程应用紧密结合,是本书的重点和难点。 建筑工程测量: 施工测量基础: 详细讲解施工测量的任务,包括施工测量控制网的建立、建筑物的定位放样、结构监测等。 放样测量: 重点讲解建筑物(如基础、墙体、柱子、楼板)的平面位置和高程的精确放样方法,包括直角坐标法、极坐标法、角度法等。 沉降观测与位移监测: 介绍如何利用精密水准测量、GPS/GNSS测量等方法对建筑物进行沉降和位移监测,保障工程安全。 地下管线测量: 介绍地下管线的探测、定位和记录方法。 路线工程测量(道路、铁路、隧道): 路线勘测设计: 介绍路线勘测的基本任务,包括中线测设、边坡控制、横断面测量等。 中线桩的测设: 详细讲解曲线(直线、圆曲线、缓和曲线、回旋曲线)中桩、桩号的测设方法。 竖曲线的测设: 介绍竖曲线的计算和测设方法,以及竖直标高的控制。 隧道测量: 重点讲解隧道贯通测量、支护测量、监控测量等特殊测量技术。 水利工程测量: 水库、大坝测量: 介绍水库边界测量、大坝轴线测设、坝体变形观测等。 渠道、管道测量: 介绍渠道、管道的轴线测设和高程控制。 水下地形测量: 简要介绍水下地形测量的基本原理和常用设备。 矿山测量: 地下矿山测量: 介绍巷道导向、标高控制、采空区测量等。 露天矿测量: 介绍矿山边坡监测、开采范围控制等。 工程变形监测: 监测对象与内容: 介绍桥梁、大坝、高层建筑、边坡等各类工程的变形监测。 监测技术与方法: 结合GPS/GNSS、全站仪、倾斜仪、水准仪等,详细阐述各种监测技术和数据处理方法。 监测数据的分析与评估: 介绍如何对监测数据进行分析,评估工程的安全性。 第四篇 现代测量技术在工程中的应用 本篇介绍更先进的测量技术及其在工程中的应用。 全球导航卫星系统(GNSS)测量: GNSS基本原理: 详细介绍GNSS(GPS、GLONASS、Galileo、北斗)的工作原理、卫星信号、接收机类型。 GNSS测量模式: 讲解静态测量、快速静态测量、动态测量(RTK、PPK)等模式的特点和应用。 GNSS数据处理: 介绍GNSS数据采集、后处理软件的操作,以及坐标转换。 GNSS在工程中的应用: 结合实例,展示GNSS在控制测量、地形测量、变形监测、导航定位等方面的应用。 摄影测量与遥感: 基本原理: 介绍航空摄影、地面摄影测量、卫星遥感的原理。 数字摄影测量: 讲解空中三角测量、数字高程模型(DEM)、数字表面模型(DSM)、正射影像图(DOM)的生成。 三维激光扫描: 详细介绍三维激光扫描技术的原理、设备(地面激光扫描仪、机载激光扫描仪)及其在建筑、文物保护、地形测绘等领域的应用。 遥感影像解译: 简要介绍遥感影像的解译技术在资源调查、环境监测等方面的应用。 地理信息系统(GIS)与工程测量: GIS基本概念: 介绍GIS的空间数据模型(矢量、栅格)、属性数据、空间分析等。 测量数据与GIS的集成: 讲解如何将工程测量数据导入GIS系统,进行空间分析和可视化表达。 GIS在工程管理与决策中的应用: 例如,城市规划、管线管理、灾害预警等。 实践性教学环节 本书还包含大量的实验和实习指导,通过实际操作,加深读者对理论知识的理解。 基础实验: 如仪器检验与校正、基础测角测距练习、水准测量实验、导线测量实验等。 综合实习: 如小范围控制网的布设与计算、地形图的测绘、某工程项目的施工测量实习等。 课程设计: 鼓励学生结合实际工程案例,进行课程设计,运用所学知识解决具体工程问题。 总结 《工程测量学》力求成为一本集理论性、实践性和前沿性于一体的优秀教材,通过对工程测量学知识体系的全面梳理和深入讲解,帮助读者掌握现代工程测量技术,提升解决工程实际问题的能力,为未来的工程实践打下坚实的基础。本书内容详实,循序渐进,既适合作为高等职业教育的专业教材,也适合工程技术人员的自学和参考。