测控技术与虚拟仪器

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。

多年从事导弹控制与测试方向的教学科研工作，承担国家自然科学基金、航空基金及军队预研等多项课题的研究，曾获军队科技进步奖多项。在国内外学术期刊发表论文30余篇。多年主讲本科生和研究生课程：“自动控制原理”、“自动检测技术等。

目 录
第1章 概述\t1
1．1 测控系统的体系结构\t1
1．2 现代测控系统的特征\t2
1．3 现代测控系统中的虚拟仪器\t4
1．3．1 虚拟仪器的特点\t4
1．3．2 虚拟仪器的总线形式\t5
1．3．3 虚拟仪器的软件\t6
1．4 本书的内容\t7
第2章 信号采集与分析\t8
2．1 引言\t8
2．2 时域采样与时域采样定理\t8
2．2．1 时域采样\t8
2．2．2 时域采样定理\t11
2．2．3 信号复原\t12
2．3 信号处理中基本的数学变换\t14
2．3．1 傅里叶级数\t14
2．3．2 傅里叶变换\t14
2．3．3 拉普拉斯变换\t15
2．3．4 离散时间信号的傅里叶变换\t15
2．3．5 离散傅里叶级数\t16
2．3．6 Z变换\t16
2．4 信号的频域分析\t16
2．4．1 周期信号的谱分析\t17
2．4．2 能量有限信号的频谱分析\t18
2．4．3 功率有限信号的频谱分析\t19
2．4．4 功率谱分析方法的有效性判别\t21
2．4．5 经典谱分析与现代谱分析\t22
2．4．6 ARMA模型分析方法\t23
2．5 基于小波的信号处理\t27
2．5．1 小波变换的基本概念\t28
2．5．2 常用小波函数\t29
2．5．3 小波包分析\t30
2．6 信号滤波技术\t32
2．6．1 连续时间信号的滤波\t33
2．6．2 离散时间信号的滤波\t33
2．6．3 连续时间信号的数字处理\t34
2．6．4 均衡与补偿技术\t35
2．6．5 插值与选抽滤波\t36
2．6．6 频偏问题与希尔伯特变换\t38
2．6．7 自适应滤波\t40
2．6．8 通道串扰问题与解耦滤波\t41
2．7 相关函数和相关检测\t42
第3章 测控系统的接口总线\t47
3．1 引言\t47
3．2 RS-232C总线\t48
3．2．1 接口信号\t48
3．2．2 电气特性\t49
3．2．3 RS-232C总线连接系统\t49
3．3 IEEE 488总线\t51
3．3．1 总线的主要特征\t52
3．3．2 总线结构\t52
3．3．3 接口功能\t55
3．4 VXI总线\t56
3．4．1 VXI标准体系结构\t56
3．4．2 VXI总线的机械构造\t58
3．4．3 VXI总线模块结构\t59
3．4．4 VXI总线的系统机箱\t59
3．4．5 VXI总线的电气结构\t60
3．4．6 VXI总线控制方案\t65
3．5 LXI总线\t69
3．5．1 LXI总线系统的连接方式\t69
3．5．2 LXI的网络相关协议\t71
3．5．3 LXI的物理标准\t72
3．5．4 LXI仪器的分类定义\t73
3．5．5 LXI器件的触发\t74
3．5．6 LXI仪器的界面\t77
3．5．7 LXI的软件编程规范\t78
第4章 测控系统的软件开发工具\t81
4．1 引言\t81
4．2 LabWindows/CVI编程使用\t81
4．2．1 LabWindows/CVI简介\t81
4．2．2 LabWindows/CVI编程中的概念\t81
4．2．3 LabWindows/CVI环境下软件开发\t82
4．2．4 LabWindows/CVI开发环境\t83
4．3 LabWindows/CVI编程实例\t85
4．4 CVI应用程序的发布\t92
第5章 测控系统的软件标准\t93
5．1 引言\t93
5．2 虚拟仪器软件结构VISA\t93
5．2．1 VISA简介\t93
5．2．2 VISA的结构\t94
5．2．3 VISA的特点\t95
5．2．4 VISA的现状\t96
5．2．5 VISA的应用举例\t96
5．2．6 VISA资源描述\t97
5．2．7 VISA事件的处理机制\t98
5．3 可编程仪器标准命令SCPI\t100
5．3．1 SCPI仪器模型\t100
5．3．2 SCPI命令句法\t101
5．3．3 常用SCPI命令简介\t105
5．4 VPP仪器驱动程序\t107
5．4．1 仪器驱动程序的特点\t107
5．4．2 仪器驱动程序的结构模型\t110
5．4．3 仪器驱动程序序功能面板\t114
5．5 IVI仪器驱动程序\t116
5．5．1 IVI规范及体系结构\t116
5．5．2 开发IVI特定驱动程序\t118
5．6 VPP仪器驱动程序设计实例\t121
5．6．1 带操作软面板的虚拟仪器驱动器设计实例\t121
5．6．2 带操作软面板的Agi33521A驱动器设计\t122
5．6．3 Agi33521A驱动器的交互式接口设计\t125
第6章 测控系统的开发平台\t129
6．1 引言\t129
6．2 测控计算机\t130
6．3 仪器系统\t130
6．3．1 测试功能\t130
6．3．2 仪器系统的体系结构\t131
6．3．3 供电\t131
6．3．4 通用测试设备\t131
6．3．5 专用测试设备\t132
6．3．6 检测接口\t132
6．3．7 接口适配器（TUA）\t134
6．4 软件平台\t134
6．4．1 软件平台的外部接口\t134
6．4．2 软件平台功能描述\t135
6．4．3 软件平台系统结构\t136
第7章 动态测试技术\t142
7．1 引言\t142
7．2 动态测试的特点\t142
7．3 系统动态特性的数学描述\t143
7．3．1 连续系统的动态特性\t143
7．3．2 离散系统的动态特性\t144
7．4 系统的动态特性指标\t145
7．4．1 系统的时域动态特性指标\t145
7．4．2 系统的频域动态特性指标\t145
7．5 动态测试信号的分析方法\t146
7．6 系统故障特征向量的提取\t146
7．6．1 故障特征提取\t146
7．6．2 基于坐标变换的特征提取\t149
7．6．3 基于信号变换的特征提取\t150
7．7 动态测试实例\t151
7．7．1 测试任务\t151
7．7．2 测试方案\t151
7．7．3 信号分析处理\t153
第8章 测控系统中的故障诊断技术\t157
8．1 引言\t157
8．1．1 故障诊断的基本定义\t157
8．1．2 故障诊断方法的分类\t158
8．2 故障诊断的基本原理\t159
8．3 故障诊断的故障树分析法\t160
8．3．1 故障树分析法特点\t160
8．3．2 故障树的建造\t161
8．3．3 故障树定性分析\t162
8．4 故障诊断专家系统\t166
8．4．1 诊断专家系统概述\t166
8．4．2 诊断专家系统的结构\t166
8．4．3 故障诊断专家系统建立方法\t167
8．4．4 专家系统的设计实现\t171
8．4．5 传统故障诊断专家系统的局限性\t172
8．5 基于神经网络的故障诊断\t173
8．5．1 神经网络的基本原理\t173
8．5．2 神经网络的故障诊断能力\t176
8．5．3 小波包分析与神经网络的结合\t176
参考文献\t180