测控技术与虚拟仪器

书籍目录

目    录

第1章  概述
1

1.1  测控系统的体系结构
1

1.2  现代测控系统的特征
2

1.3  现代测控系统中的虚拟仪器
4

1.3.1  虚拟仪器的特点
4

1.3.2  虚拟仪器的总线形式
5

1.3.3  虚拟仪器的软件
6

1.4  本书的内容
7

第2章  信号采集与分析
8

2.1  引言
8

2.2  时域采样与时域采样定理
8

2.2.1  时域采样
8

2.2.2  时域采样定理
11

2.2.3  信号复原
12

2.3  信号处理中基本的数学变换
14

2.3.1  傅里叶级数
14

2.3.2  傅里叶变换
14

2.3.3  拉普拉斯变换
15

2.3.4  离散时间信号的傅里叶变换
15

2.3.5  离散傅里叶级数
16

2.3.6  Z变换
16

2.4  信号的频域分析
16

2.4.1  周期信号的谱分析
17

2.4.2  能量有限信号的频谱分析
18

2.4.3  功率有限信号的频谱分析
19

2.4.4  功率谱分析方法的有效性判别
21

2.4.5  经典谱分析与现代谱分析
22

2.4.6  ARMA模型分析方法
23

2.5  基于小波的信号处理
27

2.5.1  小波变换的基本概念
28

2.5.2  常用小波函数
29

2.5.3  小波包分析
30

2.6  信号滤波技术
32

2.6.1  连续时间信号的滤波
33

2.6.2  离散时间信号的滤波
33

2.6.3  连续时间信号的数字处理
34

2.6.4  均衡与补偿技术
35

2.6.5  插值与选抽滤波
36

2.6.6  频偏问题与希尔伯特变换
38

2.6.7  自适应滤波
40

2.6.8  通道串扰问题与解耦滤波
41

2.7  相关函数和相关检测
42

第3章  测控系统的接口总线
47

3.1  引言
47

3.2  RS-232C总线
48

3.2.1  接口信号
48

3.2.2  电气特性
49

3.2.3  RS-232C总线连接系统
49

3.3  IEEE 488总线
51

3.3.1  总线的主要特征
52

3.3.2  总线结构
52

3.3.3  接口功能
55

3.4  VXI总线
56

3.4.1  VXI标准体系结构
56

3.4.2  VXI总线的机械构造
58

3.4.3  VXI总线模块结构
59

3.4.4  VXI总线的系统机箱
59

3.4.5  VXI总线的电气结构
60

3.4.6  VXI总线控制方案
65

3.5  LXI总线
69

3.5.1  LXI总线系统的连接方式
69

3.5.2  LXI的网络相关协议
71

3.5.3  LXI的物理标准
72

3.5.4  LXI仪器的分类定义
73

3.5.5  LXI器件的触发
74

3.5.6  LXI仪器的界面
77

3.5.7  LXI的软件编程规范
78

第4章  测控系统的软件开发工具
81

4.1  引言
81

4.2  LabWindows/CVI编程使用
81

4.2.1  LabWindows/CVI简介
81

4.2.2  LabWindows/CVI编程中的概念
81

4.2.3  LabWindows/CVI环境下软件开发
82

4.2.4  LabWindows/CVI开发环境
83

4.3  LabWindows/CVI编程实例
85

4.4  CVI应用程序的发布
92

第5章  测控系统的软件标准
93

5.1  引言
93

5.2  虚拟仪器软件结构VISA
93

5.2.1  VISA简介
93

5.2.2  VISA的结构
94

5.2.3  VISA的特点
95

5.2.4  VISA的现状
96

5.2.5  VISA的应用举例
96

5.2.6  VISA资源描述
97

5.2.7  VISA事件的处理机制
98

5.3  可编程仪器标准命令SCPI
100

5.3.1  SCPI仪器模型
100

5.3.2  SCPI命令句法
101

5.3.3  常用SCPI命令简介
105

5.4  VPP仪器驱动程序
107

5.4.1  仪器驱动程序的特点
107

5.4.2  仪器驱动程序的结构模型
110

5.4.3  仪器驱动程序序功能面板
114

5.5  IVI仪器驱动程序
116

5.5.1  IVI规范及体系结构
116

5.5.2  开发IVI特定驱动程序
118

5.6  VPP仪器驱动程序设计实例
121

5.6.1  带操作软面板的虚拟仪器驱动器设计实例
121

5.6.2  带操作软面板的Agi33521A驱动器设计
122

5.6.3  Agi33521A驱动器的交互式接口设计
125

第6章  测控系统的开发平台
129

6.1  引言
129

6.2  测控计算机
130

6.3  仪器系统
130

6.3.1  测试功能
130

6.3.2  仪器系统的体系结构
131

6.3.3  供电
131

6.3.4  通用测试设备
131

6.3.5  专用测试设备
132

6.3.6  检测接口
132

6.3.7  接口适配器（TUA）
134

6.4  软件平台
134

6.4.1  软件平台的外部接口
134

6.4.2  软件平台功能描述
135

6.4.3  软件平台系统结构
136

第7章  动态测试技术
142

7.1  引言
142

7.2  动态测试的特点
142

7.3  系统动态特性的数学描述
143

7.3.1  连续系统的动态特性
143

7.3.2  离散系统的动态特性
144

7.4  系统的动态特性指标
145

7.4.1  系统的时域动态特性指标
145

7.4.2  系统的频域动态特性指标
145

7.5  动态测试信号的分析方法
146

7.6  系统故障特征向量的提取
146

7.6.1  故障特征提取
146

7.6.2  基于坐标变换的特征提取
149

7.6.3  基于信号变换的特征提取
150

7.7  动态测试实例
151

7.7.1  测试任务
151

7.7.2  测试方案
151

7.7.3  信号分析处理
153

第8章  测控系统中的故障诊断技术
157

8.1  引言
157

8.1.1  故障诊断的基本定义
157

8.1.2  故障诊断方法的分类
158

8.2  故障诊断的基本原理
159

8.3  故障诊断的故障树分析法
160

8.3.1  故障树分析法特点
160

8.3.2  故障树的建造
161

8.3.3  故障树定性分析
162

8.4  故障诊断专家系统
166

8.4.1  诊断专家系统概述
166

8.4.2  诊断专家系统的结构
166

8.4.3  故障诊断专家系统建立方法
167

8.4.4  专家系统的设计实现
171

8.4.5  传统故障诊断专家系统的局限性
172

8.5  基于神经网络的故障诊断
173

8.5.1  神经网络的基本原理
173

8.5.2  神经网络的故障诊断能力
176

8.5.3  小波包分析与神经网络的结合
176

参考文献
180

作者简介

本书着重介绍了基于虚拟仪器的测控系统在设计过程中所涉及的理论和方法，在讲述信号采集与分析、仪器设备的总线接口、系统的软件设计等知识的基础上，结合工程实践对测控系统的通用平台设计、基于小波包分析与神经网络结合的故障诊断、动态测试等技术内容进行了深入讨论。本书各部分内容的论述都依据了测控领域已经制定的相关国际标准、规范，以利于读者把握测控技术的理论体系。

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