虚拟仪器原理
《虚拟仪器原理》课程理论教学大纲
课程中文名称：虚拟仪器原理 课程编码：0320075
课程英文名称：Virtual Instruments 课程类型：专业方向必修课 适用年级：三年级
适用专业：生产过程自动化 总学时：26学时
先修课程：高等数学、普通物理学、电路、电子技术基础、 后续课程： 无 编写人：刘鹏
审定人：吴春艳、李文楷
一、课程简介
（一）课程性质与任务
虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，是两门学科的最新技术的结晶，融合了测试理论、仪器原理和技术、计算机接口技术、高速总线技术以及图形化软件编程技术于一身，实现了测量仪器的集成化、智能化、多样化及可编程化，在实验教学中，虚拟仪器软件编程环境给学生提供了一个充分发挥自己才能和想象力的空间，有利于学生能力的培养。
本课程的基本要求是让学生学习和了解虚拟仪器的原理及开发技术，掌握虚拟仪器软件平台的基本的编程方法及调试技术，并结合多功能数据采集卡来完成一种虚拟仪器的程序设计。
（二）课程教学目的及要求
本课程的主要内容包括：自动检测技术的基本知识、传感器原理与应用、检测仪表及自动检测的共性技术和新进展等部分的内容。通过本课程的学习，使学生掌握测试系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，并能够对测试系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。
（三）课程教学内容 1、虚拟仪器概述
2、图形化编程语言LabVIEW 3、G语言编程 4、输入输出接口
5、LabVIEW与其他语言的接口方法
6、基于一般信号分析处理技术的虚拟仪器设计 7、虚拟仪器设计应用
二、课程教学总体安排
（一）学时分配建议表
学时分配建议表
序号 课 程 内 容 1 2 3 4 5 6
教 学 环 节 讲 课 2 4 4 4 1 3 习题课 实 验 2 2 2 设 计 虚拟仪器概述 图形化编程语言LabVIEW G语言编程 输入输出接口 LabVIEW与其他语言的接口方法 基于一般信号分析处理技术的虚拟仪器设计 - 6 -
虚拟仪器原理
7 虚拟仪器设计应用 2 合计 20 6 （二）推荐教材及参考书目 1、推荐教材 吴成东，孙秋野，盛科. LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2008. 2、教学参考书
[1] 刘君华. 基于LabVIEW的虚拟仪器设计[M]. 北京：电子工业出版社，2003.
[2] 李刚主编. LabVIEW ——易学易用的计算机图形化编程语言[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2001.
[3] 杨乐平. 虚拟仪器技术概论[M]. 北京：电子工业出版社，2003. （三）课程考核方式 1、考核方式：闭卷 2、成绩构成
作业、出勤占30%；笔试占70%
三、课程教学内容及基本要求
（一）虚拟仪器概述(2学时) 1、教学目的
虚拟仪器的基本概念、构成及其分类、设计方法、发展及特点。使学生建立虚拟仪器的基本知识。
2、教学重点及难点 （1）教学重点
虚拟仪器的基本概念、构成及其分类。 （2）教学难点
虚拟仪器的设计方法、发展及特点。 3、教学方法
运用课堂教学与实验教学相结合，多媒体教学综合讲授与实物观察相结合多种方式，活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，启发学生的研究思维，增强学生实践工作能力。
4、教学内容
（1）虚拟仪器的基本概念、构成及其分类 （2）虚拟仪器的设计方法 （3）虚拟仪器的发展及特点
（二）图形化编程语言LabVIEW(4学时) 1、教学目的
LabVIEW的工作原理、模板简介以及虚拟仪器设计步骤 。使学生学会应用LabVIEW。 2、教学重点及难点 （1）教学重点
LabVIEW的工作原理、模板简介以及虚拟仪器设计步骤。 （2）教学难点 LabVIEW的应用。 3、教学方法
运用课堂教学与实验教学相结合，多媒体教学综合讲授与实物观察相结合多种方式，活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，启发学生的研究思维，增强学生实践工作能力。
4、教学内容
（1）LabVIEW的工作原理 （2）LabVIEW模板简介 （3）虚拟仪器设计步骤
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（三）G语言编程(4学时) 1、教学目的
创建虚拟仪器，循环与示波器，条件结构、顺序结构及公式节点，数组、群和图，字符串与文件存取。
2、教学重点及难点 （1）教学重点
创建虚拟仪器，循环与示波器，条件结构、顺序结构。 （2）教学难点
数组、群和图，字符串与文件存取。 3、教学方法
运用课堂教学与实验教学相结合，多媒体教学综合讲授与实物观察相结合多种方式，活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，启发学生的研究思维，增强学生实践工作能力。
4、教学内容
（1）创建虚拟仪器 （2）循环与示波器
（3）条件结构、顺序结构及公式节点 （4）数组、群和图
（5）字符串与文件存取 （四）输入输出接口(4学时) 1、教学目的
数据采集卡，PXI总线简述，GPIB总线，VXI总线简述，串口（RS-232/485）简述，VISA简述。 2、教学重点及难点 （1）教学重点
数据采集卡，GPIB总线的了解。 （2）教学难点
PXI总线、VXI总线简述。 3、教学方法
运用课堂教学与实验教学相结合，多媒体教学综合讲授与实物观察相结合多种方式，活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，启发学生的研究思维，增强学生实践工作能力。
4、教学内容
（1）数据采集卡 （2）PXI总线简述 （3）GPIB总线 （4）VXI总线简述
（5）串口（RS-232/485）简述 （6）VISA简述
（五）LabVIEW与其他语言的接口方法(1学时) 1、教学目的
LabVIEW与MATLAB的混合编程，LabVIEW与C语言接口技术的介绍。 2、教学重点及难点 （1）教学重点
LabVIEW与MATLAB的混合编程。 （2）教学难点
LabVIEW与C语言接口技术。 3、教学方法
运用课堂教学与实验教学相结合，多媒体教学综合讲授与实物观察相结合多种方式，活跃课堂
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气氛，激发学生学习兴趣，启发学生的研究思维，增强学生实践工作能力。
4、教学内容
（1）LabVIEW与MATLAB的混合编程 （2）LabVIEW与C语言接口技术
（六）基于一般信号分析处理技术的虚拟仪器设计(3学时) 1、教学目的
LabVIEW中数据分析，信号的产生，数字信号处理，频谱分析与测量，曲线拟合、平滑窗与滤波，线性代数、概率与统计。使学生更进一步了解LabVIEW。
2、教学重点及难点 （1）教学重点
LabVIEW中数据分析，信号的产生，数字信号处理。 （2）教学难点
频谱分析与测量，曲线拟合、平滑窗与滤波，线性代数、概率与统计。 3、教学方法
运用课堂教学与实验教学相结合，多媒体教学综合讲授与实物观察相结合多种方式，活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，启发学生的研究思维，增强学生实践工作能力。
4、教学内容
（1）LabVIEW中数据分析 （2）信号的产生 （3）数字信号处理 （4）频谱分析与测量
（5）曲线拟合、平滑窗与滤波 （6）线性代数、概率与统计 （七）虚拟仪器设计应用(2学时) 1、教学目的
基于相关伪随机技术、神经网络、混沌技术、模糊理论的虚拟仪器设计，小波分析，网络化虚拟智能传感器系统。使学生学习虚拟仪器。
2、教学重点及难点 （1）教学重点
基于相关伪随机技术、神经网络、混沌技术、模糊理论的虚拟仪器设计。 （2）教学难点
小波分析，网络化虚拟智能传感器系统。 3、教学方法
运用课堂教学与实验教学相结合，多媒体教学综合讲授与实物观察相结合多种方式，活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，启发学生的研究思维，增强学生实践工作能力。
4、教学内容
（1）基于相关伪随机技术的虚拟仪器设计 （2）基于神经网络的虚拟仪器设计 （3）小波分析
（4）基于混沌技术的虚拟仪器设计 （5）基于模糊理论的虚拟仪器设计 （6）网络化虚拟智能传感器系统 四、课程实验教学安排 1、实验的目的与要求
本课程实验课的目的在于：验证、巩固和加深课堂讲授的理论，培养学生掌握一些有关的实验方法、通过实验使学生熟悉信号分析方法以及装置特性测量方法，掌握传感器的定标以及实际应用。
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养成踏实、细微、严肃认真的科学作风。
2、实验项目内容
实验内容安排表
序号 学必开 时 /选开 每套 仪器 人数 实验类型 实验项目名称 实验内容 1 熟悉LabVIEW编程环境并编制相应的程序 2 必开 1 掌握VI程序的创建、编辑和调试技术，并熟悉子验证性 程序的创建和调用 掌握While循环、For循环、Case结构、Sequence结构等函数的功能和使验证性 用，并掌握移位寄存器的使用 掌握Chart、Graph的功能和使用，并注意两者的区别；结合结构和数组的综合性 功能，设计一VI程序，完成数据的显示和分析 2 结构的使用 2 必开 1 3 图表的使用 2 必开 1 3、考核形式
实验现场情况+实验报告。实验前学生应按指导书做好预习，每次实验，学生应签到。实验中，指导教师根据学生回答问题、操作规范、实验纪律等方面表现给出学生实验现场得分。实验后，每个学生要写出实验报告，在一周内提交实验报告，指导教师根据实验报告给出学生报告分。实验成绩依据实验现场得分和实验报告分综合评定给出，两者各占50%。实验成绩作为平时成绩的一个组成部分，计入课程总成绩中。
4、实验开出率：90%
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