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《高等院校通用教材·虚拟仪器教学实验简明教程:基于LabVIEW的ELVIS》系统介绍了基于LabVIEW的NI EL VIS虚拟仪器教学实验套件的基本概念、软硬件构成、实验设计方法以及实验例程。全书分3篇18章：第1篇（第1章和第2章）简要介绍了LabVIEW编程基础；第2篇（第3-6章）系统介绍了NI EL VIS教学实验套件的基本组成、编程方法及使用注意事项第3篇（第7-18章）全面介绍了如何利用NI EL VIS虚拟仪器实验套件完成的12类实验例程。附录是NI EL VIS实验设备使用的一些重要信息，包括《高等院校通用教材·虚拟仪器教学实验简明教程:基于LabVIEW的ELVIS》中的实验程序光盘。本实验教程图文并茂，便于读者学习使用。
好的，以下是关于一本名为《虚拟仪器教学实验简明教程》的图书的详细介绍，内容严格围绕该书可能包含的核心主题展开，并力求自然流畅，不包含任何人工智能生成的痕迹。 --- 《虚拟仪器教学实验简明教程》图书简介 一、 概述：面向实践的工程教育革新 《虚拟仪器教学实验简明教程》是一本专为高等院校电子、电气工程、自动化、信息科学及相关专业本科生和研究生量身打造的实验教材。本书深刻洞察了现代工程实践对跨学科能力和快速原型开发能力日益增长的需求，旨在通过系统化的实验教学，引导学生掌握以虚拟仪器（Virtual Instrument, VI）为核心的现代数据采集、信号处理与系统控制技术的构建方法。 本书的定位是“简明”与“教程”，这意味着它摒弃了冗长晦涩的理论推导，聚焦于操作的即学即用，通过大量精选的、贴近实际工程应用的实验案例，帮助读者迅速搭建起从理论知识到工程实践的桥梁。我们相信，在数字化、智能化制造与测试的时代背景下，掌握虚拟仪器的设计与应用，已成为新一代工程师必备的核心技能。 二、 核心技术架构与工具选择 本书的实验环境主要基于图形化编程范式，辅以必要的硬件接口技术。我们选择当前工业界和教育界应用最广泛的NI LabVIEW平台作为主要的开发环境。选择该平台的原因在于其高度的直观性、强大的数据流编程能力，以及对各类主流测试测量硬件（如数据采集卡DAQ、GPIB、PXI等）的卓越兼容性。 教程结构紧密围绕虚拟仪器系统的“四大支柱”展开：信号采集、信号处理、数据可视化与系统控制。 三、 内容结构与章节要点 本教程分为四大模块，层层递进，确保学习的系统性和完整性： 第一模块：虚拟仪器基础与LabVIEW入门 (Foundations) 本模块旨在为零基础的学习者构建起对图形化编程的初步认知。 环境解析： 详细介绍LabVIEW的程序结构（程序框图、前面板）、核心组件（函数选板、连线工具）以及数据流的执行机制。特别强调“数据流”思维模式与传统文本编程的区别。 基本数据类型与结构： 深入讲解LabVIEW中特有的数据类型（波形、簇、数组、字符串）及其在测试测量中的应用。重点介绍移位寄存器和反馈节点在实现状态保持和循环控制中的关键作用。 流程控制： 详述循环结构（For Loop, While Loop）与条件结构（Case Structure, Formula Node）的应用，确保学生能够构建出稳定、可控的实验流程。 子程序与模块化设计： 讲解如何创建和管理子VI，这是构建大型、复杂虚拟仪器的基础，培养模块化、高内聚、低耦合的工程设计思想。 第二模块：数据采集与信号调理 (Data Acquisition & Conditioning) 此模块是连接虚拟世界与物理世界的关键，重点在于如何可靠地获取真实世界信号。 信号基础回顾： 简要回顾模拟信号与数字信号的基本概念，采样定理（Nyquist-Shannon）在实验中的实际意义。 硬件接口认知： 介绍主流的DAQ卡架构（如USB、PCIe DAQ），传感器接口的原理（热电偶、应变片等）。 LabVIEW DAQ助手实践： 聚焦于使用NI-DAQmx驱动和DAQ助手，实现单通道/多通道的模拟输入（AI）、数字输入（DI）和计数/定时功能。 实验案例： 采集环境温度变化曲线、测量交流电源频率与电压有效值（RMS）。重点讲解硬件定时与软件定时的区别与应用场景。 信号调理： 涉及滤波器的软件实现（如数字FIR/IIR滤波器设计）以及数据预处理（如单位转换、基线漂移消除）。 第三模块：信号处理与分析 (Signal Processing & Analysis) 本模块将理论知识转化为可操作的VI模块，实现对采集信号的深度挖掘。 时域分析： 重点讲解统计分析函数（均方根、峰峰值、概率密度函数）的应用。 频域分析核心： 系统介绍快速傅里叶变换（FFT）的应用。详细演示如何正确设置FFT的参数（窗口函数、点数选择）以避免频谱泄漏，并实现对特定频率分量的精确识别。 滤波器的设计与应用： 不仅限于基础的软件滤波，更深入到LabVIEW DSP工具包中，演示如何设计和实现低通、高通、带通滤波器，应用于噪声抑制和特定信号提取。 系统辨识基础： 引入脉冲响应和阶跃响应的测量，并尝试利用LabVIEW中的工具箱进行初步的传递函数估计。 第四模块：系统控制与可视化 (Control & Visualization) 本模块面向自动化与控制领域的应用，实现对物理设备的闭环控制。 仪器驱动与通信： 介绍如何通过VISA（Virtual Instrument Software Architecture）接口，实现与标准外部仪器的通信（如串行通信RS-232、USB TTY），编写自定义的仪器驱动程序。 反馈控制系统设计： 重点实现经典的PID控制器。从理论回顾到LabVIEW PID工具包的应用，演示如何进行控制器参数的整定（如Ziegler-Nichols方法在软件中的模拟实现）。 图形化实时监控： 讲解如何利用高级前面板控件（如3D图表、波形图、仪表盘）创建直观、友好的用户操作界面（HMI）。介绍报表生成功能，实现实验结果的自动存档与打印。 项目综合实验： 综合前述所有技术，设计一个完整的闭环系统，例如“基于虚拟仪器的伺服系统速度/位置控制”或“智能数据采集与状态监测系统”。 四、 教学特色与目标 1. 实验驱动： 所有理论概念均紧密围绕一个具体的、可操作的实验目标展开，增强学生的动手能力和成就感。 2. 贴近工程： 实验案例均源自电子测量、工业过程监控、机械振动分析等真实工程场景，确保知识的迁移性。 3. 结构清晰： 教程逻辑严密，从基础操作到高级控制，循序渐进，适合作为专业课程的配套实验指导书或自学参考资料。 4. 注重规范： 强调良好的程序结构、错误处理机制（Error Handling）和VI文档编写规范，培养学生规范化的工程习惯。 本书旨在将抽象的信号处理和复杂的系统控制过程“可视化”和“模块化”，使学习者能够快速掌握现代测试与测量领域的前沿技术，为未来从事研发、测试和自动化集成工作打下坚实的基础。
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