內容簡介
《虛擬儀器技術/全國高等職業教育規劃教材》是根據高職、高專電類專業教學改革形式和實際需要編寫的,主要內容包括瞭虛擬儀器技術的一些重要章節:虛擬儀器技術及LabVIEW入門、程序結構、數據類型:數組、簇和波形、圖形顯示、字符串和文件I/O、數據采集、信號分析與處理、對話框與用戶界麵、ELVIS儀器的簡介、虛擬儀器實驗的實際應用等。 《虛擬儀器技術/全國高等職業教育規劃教材》通篇貫徹要點突齣,概念清晰,說明細緻透徹。力求教師好教,學生好學。充分考慮的學生認知規律,邊講邊練。每章後附有小結並配有一定的練習與思考。 《虛擬儀器技術/全國高等職業教育規劃教材》強調以技能訓練為主,以美國NI公司ELVIS儀器為平颱,開發瞭10個實驗,對學生係統掌握LabVIEW編程和數據采集卡的應用大有益處。 《虛擬儀器技術/全國高等職業教育規劃教材》適閤高職、高專電類、機電類專業教學使用,也可作為工程技術人員參考用書。
內頁插圖
目錄
前言第1章 虛擬儀器技術及LabVIEW入門1.1 虛擬儀器1.1.1 虛擬儀器的發展1.1.2 LabVIEW簡介1.1.3 虛擬儀器與傳統儀器的比較1.1.4 虛擬儀器實驗平颱1.2 LabVIEW的運行環境1.2.1 程序啓動1.2.2 前麵闆設計窗口1.2.3 流程圖編輯窗口1.2.4 操作麵闆1.3 虛擬儀器設計項目1.3.1 項目要求1.3.2 前麵闆設計1.3.3 流程圖設計1.3.4 編輯子VI圖標和接口闆1.3.5 保存、運行程序1.4 本章小結1.5 實訓 ELVIS萬用錶的使用1.5.1 實驗目的1.5.2 實驗原理與說明1.5.3 實驗儀器設備1.5.4 實驗內容與步驟1.5.5 注意事項1.6 練習與思考
第2章 ELVIS儀器2.1 硬件組成2.2 軟件組成2.2.1 LabVIEW API程序2.2.2 基於LabVIEW設計虛擬儀器軟件包2.3 實訓 ELVES儀器雙蹤示波器、信號發生器的使用2.3.1 實驗目的2.3.2 實驗原理與說明2.3.3 實驗設備與器材2.3.4 實驗內容與方法2.3.5 注意事項2.4 本章小結2.5 練習與思考
第3章 程序結構3.1 For循環結構3.1.1 For循環的建立3.1.2 移位寄存器3.1.3 For循環應用3.2 While循環結構3.2.1 While循環的建立3.2.2 While循環應用3.3 條件結構3.3.1 條件結構的建立3.3.2 選擇結構的應用3.4 順序結構3.4.1 順序結構的建立3.4.2 順序結構的應用3.5 公式節點3.5.1 公式節點的建立3.5.2 公式節點的應用3.6 實訓 ELVIS儀器可調電源的使用及多諧振蕩器電路3.6.1 實驗目的3.6.2 實驗設備與器材3.6.3 實驗原理與說明3.6.4 實驗內容及方法3.6.5 注意事項3.7 本章小結3.8 練習與思考
第4章 數據類型:數組、簇和波形4.1 數組4.1.1 數組的建立4.1.2 常用數組函數4.1.3 數組的應用4.2 簇4.2.1 簇的建立4.2.2 常用簇函數4.2.3 簇的應用4.3 波形類型4.4 實訓 模擬量的輸入/輸齣4.4.1 實驗目的4.4.2 實驗設備與器材4.4.3 實驗原理與說明4.4.4 實驗內容及方法4.4.5 實驗總結4.5 本章小結4.6 練習與思考
第5章 圖形顯示5.1 概述5.2 波形圖錶控件5.2.1 波形圖錶的設置5.2.2 Chart的應用5.3 波形圖控件5.3.1 波形圖控件的光標設置5.3.2 Graph的應用5.4 XY圖形控件5.5 強度圖控件5.6 實訓 數字量的輸入/輸齣5.6.1 實驗目的5.6.2 實驗設備與器材5.6.3 實驗內容及方法5.6.4 注意事項5.7 本章小結5.8 練習與思考
第6章 字符串和文件I/O6.1 字符串6.1.1 字符串的創建6.1.2 字符串函數6.1.3 字符串應用6.2 文件的輸入/輸齣(I/O)6.2.1 文件I/O函數6.2.2 讀寫文本文件6.2.3 讀寫電子錶格文件6.2.4 讀寫二進製文件6.3 波形數據記錄文件6.4 實訓 RC瞬態電路電壓分析6.4.1 實驗目的6.4.2 實驗設備與器材6.4.3 實驗內容及方法6.4.4 注意事項6.5 本章小結6.6 練習與思考
第7章 數據采集7.1 概述7.2 數據采集VI7.2.1 模擬量輸入7.2.2 模擬量輸齣7.3 數據采集設備的設置與測試7.3.1 數據采集設備安裝7.3.2 數據采集設備測試7.4 數據采樣概念7.4.1 采樣頻率的選擇7.4.2 使用抗混頻濾波器7.5 實訓 電動機轉速測量——定時/計數器的使用7.5.1 實驗目的7.5.2 實驗設備與器材7.5.3 實驗內容及方法7.5.4 注意事項7.6 本章小結7.7 練習與思考
第8章 信號分析與處理8.1 數字信號概述8.1.1 用於測量的虛擬儀器主要用途8.1.2 用於數字信號處理函數8.2 虛擬儀器設計8.2.1 虛擬信號發生器的生成與顯示8.2.2 數字濾波器8.3 麯綫擬閤8.3.1 直綫擬閤儀8.3.2 多項式擬閤儀8.4 實訓 交通信號燈8.4.1 實驗目的8.4.2 實驗設備與器材8.4.3 實驗內容及方法8.4.4 注意事項8.5 本章小結8.6 練習與思考
第9章 LabVIEW程序設計技巧9.1 局部變量9.1.1 建立局部變量9.1.2 局部變量的應用舉例9.2 全局變量9.2.1 建立全局變量9.2.2 全局變量的應用舉例9.2.3 使用局部變量和全局變量應注意的其他問題9.3 屬性節點9.3.1 屬性節點的創建9.3.2 屬性節點應用9.4 實訓 數字溫度計9.4.1 實驗目的9.4.2 實驗設備與器材9.4.3 實驗內容及方法9.4.4 注意事項9.5 本章小結9.6 練習與思考
第10章 對話框與用戶界麵10.1 VI屬性設置10.1.1 VI屬性介紹10.1.2 VI屬性設置應用舉例10.2 對話框與用戶界麵10.2.1 對話框10.2.2 錯誤處理10.2.3 菜單10.3 實訓 自由空間的光通信10.3.1 實驗目的10.3.2 實驗設備與器材10.3.3 實驗內容及方法10.3.4 注意事項10.4 本章小結10.5 練習與思考參考文獻
精彩書摘
8.4實訓交通信號燈 8.4.1實驗目的 1)學習ELVIS儀器上數字二極管測試器的使用。 2)學習ELVIS器上兩端電壓、電流分析器的使用。 3)學習基於Lab VIEW的交通信號燈程序的編寫。 8.4.2實驗設備與器材 1)計算機。 2)ELVIS儀器。 3)發光二極管(兩個紅,兩個黃,兩個綠)。 4)6個220電阻。 8.4.3實驗內容及方法 1.測試二極管確定其極性 半導體二極管是一種極性元件,通常其一端有帶狀標記注明是負極;另一端稱為正極。盡管根據二極管的封裝不同,有許多種方法標注極性,但是有一點始終不變一即在正極上加正電壓,則二極管正嚮導通,電流能夠流通。用戶可以使用NI ELVIS找齣二極管的極性。按照以下步驟使用NI ELVIS測試二極管判斷極性。 1)啓動NI ELVIS儀器啓動界麵,選擇數字萬用錶:DMM。 2)單擊二極管測量按鈕。 3)將一個發光二極管的兩端連接到工作站數字萬用錶DMM(電流)的HT和LO引腳。當二極管阻止電流通過時,顯示器顯示的值與沒有接入二極管時顯示的值相同(即電路開路)。當二極管導通時,發光二極管發光並且顯示器所顯示的電壓低於開路電壓。試著在兩個方嚮使電流通過紅色發光二極管。如果觀察到發光二極管發光,二極管連接到LO(黑色香蕉接頭)一端是二極管的負極。 2.二極管的特性麯綫 二極管的特性麯綫是通過元件的電流與二極管兩端電壓的函數關係,它能夠很好地展示二極管的電子特性。 完成以下步驟作齣二極管的特性麯綫。 1)將矽二極管接在數字萬用錶DMM(電流)接頭的兩端(CURRENT HI/LO)。 2)啓動NI ELVIS儀器啓動界麵,選擇兩端電流一電壓分析器(Two—Wire Ctrrent-Voltage Analyzer)。從而打開一個新的軟件前麵闆,如圖8—12所示,可以顯示被測元件的(I—V)麯綫。軟件前麵闆在二極管兩端加入測試電壓,從一個開始電壓值以一定步長逐漸增加到終瞭電壓值,其中的參數都可以選擇設定。 3)對於矽二極管,設置如下參數。 開始電壓:一2V。 終瞭電壓:+2.0V。 ……
前言/序言
虛擬儀器是基於計算機的儀器,它是計算機技術、儀器技術和通信技術等多門技術相結閤的産物,是人類進入信息時代、網絡時代後,在數據采集、自動測試和儀器技術領域的一場革命。計算機和儀器的密切結閤是目前儀器發展的一個重要方嚮,以通用的計算機硬件及操作係統為依托,實現各種儀器功能。 近幾年來,虛擬儀器及其組態軟件LabVIEW在我國的測試技術和教育領域得到瞭迅速推廣。許多高職高專院校把虛擬儀器技術課程作為電類、機電類等相關專業的必修課或是選修課,為瞭適應高職高專教育的改革和全國示範性院校建設的需要,實現技能型人纔培養的目標,編者結閤多年從事高職高專虛擬儀器教學的實踐編寫瞭本書。 本書突齣瞭以下特點: 1)從虛擬儀器程序開發的不同階段齣發,由淺入深、循序漸進地介紹瞭LabVIEW編程語言和節點函數的使用方法。全書圖文並茂,采用實例上機操作,突齣瞭易學、易用和係統性、實用性。 2)強調以技能訓練為主,以美國M公司ELVIS儀器為平颱,開發實驗,對讀者係統掌握LabVIEW編程和數據采集卡的應用大有益處。 3)給齣瞭例題、習題,以供強化概念。注意運用正文、例題、習題之間的分工和配閤,尤其每章後的小結,起到提綱挈領、掌握要點的作用。幫助讀者歸納、總結和掌握,引導讀者思考理解,幫助深化概念,鞏固所學知識。 本書可以作為高職高專電類、機電類等相關專業的教材,也可以作為工程技術人員的參考用書。 本書由天津電子信息職業技術學院周冀馨任主編,北京工業大學王雲新任副主編,天津電子信息職業技術學院的劉振昌、王述欣,石傢莊經濟學院的宋麗亞,國傢知識産權局專利局的翟琳娜也參與瞭編寫。其中,周冀馨編寫瞭第4~8章,王雲新編寫瞭第1章和第10章,劉振昌編寫瞭第3章前3節,翟琳娜編寫瞭第3章後5節,宋麗亞編寫瞭第9章,王述欣編寫瞭第2章。 由於編者水平有限,書中難免存在疏漏之處,懇請廣大讀者批評指正。 編者
《工程測量學》 概述 《工程測量學》是一本全麵介紹現代工程測量原理、方法與技術的專業教材,旨在為土木工程、交通工程、水利工程、城市規劃等相關專業的學生及工程技術人員提供係統的理論知識和實踐指導。本書緊密結閤工程建設的實際需求,涵蓋瞭工程測量從基礎理論到先進應用的全過程,內容嚴謹、體係完整、圖文並茂,力求使讀者能夠熟練掌握工程測量學的基本技能,並能將其應用於解決各類工程問題。 內容詳述 第一篇 測量學基礎 本篇旨在為讀者建立堅實的測量學理論基礎。 緒論: 詳細闡述工程測量學的定義、任務、發展曆程及其在現代工程建設中的重要地位。通過豐富的實例,說明工程測量如何保障工程的精度、安全和經濟性。介紹測量的基本概念,如點、綫、麵、高程、坐標等,並解釋其在工程設計、施工和驗收各階段的應用。 大地測量基準與坐標係統: 深入講解大地基準的概念,包括參心大地基準和非參心大地基準,以及國傢大地基準的建立和重要性。詳細介紹我國國傢大地坐標係統的演變,包括1950年、1980年國傢大地坐標係,以及當前普遍使用的2000國傢大地坐標係(CGCS2000)。闡述大地測量基準在工程測量中的核心作用,以及不同坐標係統之間的轉換方法,為後續的工程數據處理奠定基礎。 地球橢球體與地圖投影: 介紹地球的形狀和大小,以及大地水準麵、參考橢球體等基本概念。係統講解常用的地圖投影原理,如等角投影、等麵積投影、等距投影等,重點介紹高斯-剋呂格投影及其在我國的應用。分析不同投影方式的特點和適用範圍,以及在工程應用中可能遇到的變形問題和校正方法。 測量誤差理論與數據處理: 這是工程測量學中至關重要的一環。本章係統介紹測量誤差的來源、分類(係統誤差、偶然誤差)及其傳播規律。詳細講解誤差的評定方法,包括中誤差、相對誤差、全站儀精度等。重點介紹最小二乘法原理及其在測量數據平差中的應用,包括條件平差、間接平差和整體平差。通過具體的算例,演示如何對測量數據進行處理,提高測量精度,並對結果進行可靠性分析。 第二篇 測量儀器與方法 本篇側重於介紹現代工程測量中常用的儀器設備及其操作方法。 測距技術: 詳細介紹各種測距技術的原理和應用。包括: 普通測距儀: 介紹鋼尺、測繩等傳統測距工具的使用方法和注意事項。 光電測距儀(電子測距儀): 重點講解基於相位法和脈衝法的光電測距原理,介紹直角棱鏡、反射片等反射元件的使用。 激光測距儀: 介紹激光測距的原理,以及不同類型激光測距儀(手持式、掃描式)的應用場景。 全站儀: 詳細介紹全站儀的組成、工作原理、主要技術指標(測距精度、測角精度、讀數精度)。重點講解全站儀的各種測量模式,如對中、定嚮、測站設置、坐標測量、放樣測量、高程測量等。強調實際操作中的注意事項,如儀器架設、對準目標、數據記錄和導齣等。 測角技術: 介紹各種測角儀器的原理和使用方法。 經緯儀: 講解經緯儀的構造、度盤、指標差等概念,以及水平角、天頂距的觀測方法。 全站儀的測角功能: 結閤全站儀的實際操作,講解如何進行水平角和天頂距的精確測量。 傾斜測量: 介紹傾斜儀和電子傾角傳感器在測量儀器中的應用,以及它們如何補償儀器自身的傾斜,提高測量精度。 高程測量: 介紹不同高程測量方法的原理和適用範圍。 水準測量: 詳細介紹水準儀的類型(DS3、DS1、DS05等)、水準尺的結構及讀數方法。重點講解精密水準測量、普通水準測量、往返水準測量、閉閤水準測量等方法,以及如何進行高差的計算和匯總。強調視綫距離、儀器架設、尺墊平整等操作要點。 全站儀測量高程: 結閤全站儀的特點,介紹利用測角和測距測量高差的原理,重點講解“後方交會”、“前方交會”以及視距測量高程的方法。 GPS/GNSS測量高程: 介紹全球導航衛星係統(GNSS)在高程測量中的應用,包括三維坐標解算及相對高程的獲取。 導綫測量: 介紹導綫測量的基本原理、布設原則與方法。 控製導綫: 講解導綫點布設原則(連接控製點、避開障礙、觀測方便等),以及導綫測量中的觀測內容(測角、測距)。重點介紹導綫平差的方法,包括角度閉閤差的調整、邊長閉閤差的調整、坐標的計算等。 附閤導綫、斷續導綫: 講解不同類型導綫的特點和計算方法。 小範圍控製測量: 導綫測量: (同上) 三角測量與三邊測量: 介紹在小範圍控製網中,如何利用三角形的邊和角關係進行控製點坐標的計算。 交會測量: 詳細講解前方交會、後方交會(定嚮)、側方交會等測量方法,分析其應用場景和精度特點。 GPS/GNSS測量: 介紹GPS/GNSS在小範圍控製網中的應用,包括靜態測量、動態測量等,以及數據後處理流程。 地形圖測繪: 介紹地形圖測繪的基本流程和方法。 地形圖的要素: 解釋等高綫、高程點、注記、圖例等地形圖的基本構成要素。 測定地麵點高程的方法: 結閤前述高程測量方法,介紹如何測定地麵點的三維坐標。 地形圖的比例尺與精度: 解釋地形圖比例尺的選擇原則,以及不同比例尺地形圖的精度要求。 數字化地形圖的繪製: 介紹利用測量數據和CAD軟件繪製數字化地形圖的方法。 第三篇 工程測量應用 本篇將工程測量學理論與實際工程應用緊密結閤,是本書的重點和難點。 建築工程測量: 施工測量基礎: 詳細講解施工測量的任務,包括施工測量控製網的建立、建築物的定位放樣、結構監測等。 放樣測量: 重點講解建築物(如基礎、牆體、柱子、樓闆)的平麵位置和高程的精確放樣方法,包括直角坐標法、極坐標法、角度法等。 沉降觀測與位移監測: 介紹如何利用精密水準測量、GPS/GNSS測量等方法對建築物進行沉降和位移監測,保障工程安全。 地下管綫測量: 介紹地下管綫的探測、定位和記錄方法。 路綫工程測量(道路、鐵路、隧道): 路綫勘測設計: 介紹路綫勘測的基本任務,包括中綫測設、邊坡控製、橫斷麵測量等。 中綫樁的測設: 詳細講解麯綫(直綫、圓麯綫、緩和麯綫、迴鏇麯綫)中樁、樁號的測設方法。 竪麯綫的測設: 介紹竪麯綫的計算和測設方法,以及竪直標高的控製。 隧道測量: 重點講解隧道貫通測量、支護測量、監控測量等特殊測量技術。 水利工程測量: 水庫、大壩測量: 介紹水庫邊界測量、大壩軸綫測設、壩體變形觀測等。 渠道、管道測量: 介紹渠道、管道的軸綫測設和高程控製。 水下地形測量: 簡要介紹水下地形測量的基本原理和常用設備。 礦山測量: 地下礦山測量: 介紹巷道導嚮、標高控製、采空區測量等。 露天礦測量: 介紹礦山邊坡監測、開采範圍控製等。 工程變形監測: 監測對象與內容: 介紹橋梁、大壩、高層建築、邊坡等各類工程的變形監測。 監測技術與方法: 結閤GPS/GNSS、全站儀、傾斜儀、水準儀等,詳細闡述各種監測技術和數據處理方法。 監測數據的分析與評估: 介紹如何對監測數據進行分析,評估工程的安全性。 第四篇 現代測量技術在工程中的應用 本篇介紹更先進的測量技術及其在工程中的應用。 全球導航衛星係統(GNSS)測量: GNSS基本原理: 詳細介紹GNSS(GPS、GLONASS、Galileo、北鬥)的工作原理、衛星信號、接收機類型。 GNSS測量模式: 講解靜態測量、快速靜態測量、動態測量(RTK、PPK)等模式的特點和應用。 GNSS數據處理: 介紹GNSS數據采集、後處理軟件的操作,以及坐標轉換。 GNSS在工程中的應用: 結閤實例,展示GNSS在控製測量、地形測量、變形監測、導航定位等方麵的應用。 攝影測量與遙感: 基本原理: 介紹航空攝影、地麵攝影測量、衛星遙感的原理。 數字攝影測量: 講解空中三角測量、數字高程模型(DEM)、數字錶麵模型(DSM)、正射影像圖(DOM)的生成。 三維激光掃描: 詳細介紹三維激光掃描技術的原理、設備(地麵激光掃描儀、機載激光掃描儀)及其在建築、文物保護、地形測繪等領域的應用。 遙感影像解譯: 簡要介紹遙感影像的解譯技術在資源調查、環境監測等方麵的應用。 地理信息係統(GIS)與工程測量: GIS基本概念: 介紹GIS的空間數據模型(矢量、柵格)、屬性數據、空間分析等。 測量數據與GIS的集成: 講解如何將工程測量數據導入GIS係統,進行空間分析和可視化錶達。 GIS在工程管理與決策中的應用: 例如,城市規劃、管綫管理、災害預警等。 實踐性教學環節 本書還包含大量的實驗和實習指導,通過實際操作,加深讀者對理論知識的理解。 基礎實驗: 如儀器檢驗與校正、基礎測角測距練習、水準測量實驗、導綫測量實驗等。 綜閤實習: 如小範圍控製網的布設與計算、地形圖的測繪、某工程項目的施工測量實習等。 課程設計: 鼓勵學生結閤實際工程案例,進行課程設計,運用所學知識解決具體工程問題。 總結 《工程測量學》力求成為一本集理論性、實踐性和前沿性於一體的優秀教材,通過對工程測量學知識體係的全麵梳理和深入講解,幫助讀者掌握現代工程測量技術,提升解決工程實際問題的能力,為未來的工程實踐打下堅實的基礎。本書內容詳實,循序漸進,既適閤作為高等職業教育的專業教材,也適閤工程技術人員的自學和參考。