虛擬儀器即基于計算機的儀器，是利用軟件和硬件建立的測量或測控系統(tǒng)。用戶可以自己靈活地定義、修正或增加虛擬儀器的功能，以借助計算機的強大計算能力實現(xiàn)對各種物理量的測量或測控。目前，基于計算機構(gòu)建的虛擬儀器，已成為主要的測量工具和新型測量儀器的研發(fā)方向，傳統(tǒng)單一功能、固定不變式的測量儀表正逐步被淘汰。虛擬儀器作為計算機技術(shù)與測量或測控技術(shù)相結(jié)合的新興技術(shù)，正越來越多地應(yīng)用于各行各業(yè)。從前沿的科學研究到廣泛的工程應(yīng)用，再到大學生的科技創(chuàng)新活動，在有很多需要實施測量或測控的場合，都少不了虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用。
清華大學電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系虛擬儀器教學組，從1995年起開始研究虛擬儀器的原理、技術(shù)及應(yīng)用，2000年建成了虛擬儀器教學實驗室，為全校多個院系的本科生和研究生開設(shè)多門設(shè)計型虛擬儀器原理及實驗技術(shù)課程。
本書作者長期講授虛擬儀器課程，于2018年11月出版了教材《LabVIEW虛擬儀器設(shè)計及應(yīng)用程序設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、硬件控制與信號處理》。該書出版后，讀者反饋良好。清華大學出版社建議作者在此基礎(chǔ)上，再編寫一本新的虛擬儀器教材，以滿足高校學生和工程技術(shù)人員的學習、使用及參考需求。
作者在上一本教材的基礎(chǔ)上，根據(jù)使用LabVIEW設(shè)計功能更強大虛擬儀器的新需求，增加了一些更深入的內(nèi)容，并對全書做了認真審核和調(diào)整，力求原理表述更準確，選用案例更鮮明，遣詞造句更規(guī)范，編寫了這本新教材《LabVIEW虛擬儀器設(shè)計》。
相對于前一本書《LabVIEW虛擬儀器設(shè)計及應(yīng)用程序設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、硬件控制與信號處理》，本書主要新增和新編的內(nèi)容如下：
① 重新編寫了事件結(jié)構(gòu)部分；
② 增加了全局變量；
③ 增加了單進程共享變量；
④ 增加了變體；
⑤ 重新編寫了數(shù)據(jù)采集一章中的第1小節(jié)；
⑥ 增加了數(shù)字輸入/輸出；
⑦ 增加了計數(shù)器。
另外，本書還新增了15個示例，添加了常見問題11個； 并在附錄部分增加了示例和常見問題索引，以方便讀者查詢。

內(nèi)容框架
本書共有15章，內(nèi)容介紹如下。
第1章： 有用又有趣的虛擬儀器技術(shù)。闡述虛擬儀器技術(shù)的構(gòu)建思想和方法論，幫助讀者首先從整體上準確把握這門技術(shù)。
第2章： LabVIEW入門。講授圖形化編程語言LabVIEW的編程環(huán)境、數(shù)據(jù)流、調(diào)試工具等基礎(chǔ)知識，并指導(dǎo)讀者編寫出自己的個虛擬儀器程序（VI）。

第3章： 基本數(shù)據(jù)類型。講授LabVIEW中常用的5種基本數(shù)據(jù)類型，具體是數(shù)值、字符串、布爾量、枚舉與下拉列表，以及路徑。
第4章： 程序結(jié)構(gòu)。講授利用LabVIEW設(shè)計虛擬儀器程序要用到的多種程序結(jié)構(gòu)，包括順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和事件結(jié)構(gòu)等。
第5章： 復(fù)合數(shù)據(jù)類型。講授LabVIEW中的5種復(fù)合數(shù)據(jù)類型，包括數(shù)組、簇、波形、DDT(動態(tài)數(shù)據(jù)類型)和變體。
第6章： 文件I/O。講授LabVIEW中文件I/O的基本操作。
第7章： 圖形顯示及其他技巧。講授如何利用LabVIEW中的圖和圖表控件去顯示被測對象的波形或特性曲線，以及如何使所編制的虛擬儀器界面更美觀。
第8章： 數(shù)據(jù)采集。講授數(shù)據(jù)采集的基本概念，以及如何利用LabVIEW編程操作相關(guān)測量硬件完成數(shù)據(jù)采集。輔助本章內(nèi)容闡述需要用到的硬件是NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡。
第9章： 利用聲卡實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。講授如何利用計算機自帶的聲卡完成數(shù)據(jù)采集，包括基本原理、LabVIEW中的聲卡函數(shù)以及具體案例等。
第10章： 利用攝像頭實現(xiàn)圖像采集。講授圖像采集的基本原理、LabVIEW中提供的圖像采集相關(guān)函數(shù)，以及實際案例等。輔助本章內(nèi)容闡述利用到的硬件，是生活中常見的USB攝像頭。
第11章： 儀器控制。講授如何利用LabVIEW編程去控制測量儀器，以滿足自動化測量的需求。
第12章： 利用LabVIEW控制單片機。講授如何利用LabVIEW編程控制單片機，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。
第13章： 算法及信號處理。講授如何利用LabVIEW編程對測得數(shù)據(jù)進行分析處理。根據(jù)實際問題需求，讀者可以自己編寫虛擬儀器算法，也可利用LabVIEW中提供的函數(shù)去分析處理測得的信號。
第14章： 實際應(yīng)用1函數(shù)發(fā)生器。講授利用LabVIEW設(shè)計制作任意波形發(fā)生器的全過程，輔助本章內(nèi)容闡述利用到的硬件是NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡MyDAQ。
第15章： 實際應(yīng)用2頻率計。講授如何利用LabVIEW設(shè)計制作頻率計，具體提供了時域和頻域共10種頻率測量算法原理及實現(xiàn)，用到的硬件是數(shù)據(jù)采集卡MyDAQ。
使用建議
本書第2~7章，講授如何利用LabVIEW進行虛擬儀器程序設(shè)計，其中每章都設(shè)計了多道例題。對初學者來說，剛開始入門時，可以按照書中講解的步驟，自己動手編寫VI。當對LabVIEW的語法有所掌握后，再碰到例題時，可先不看例題的解答，而是自己先獨立思考并動手編寫出VI后，再與書中例題的解答進行比對。
本書第8~12章，講授如何利用LabVIEW操控各種硬件，以完成對真實世界中某種物理量的測量或測控。學習者可根據(jù)自己選用的具體硬件，學習相應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容。在學習與硬件相關(guān)的內(nèi)容時，也要多動手，即到了這個階段，不僅要自己動手編寫VI，還要學會硬件連線。
本書第14和第15章，提供兩個實際的應(yīng)用項目案例，供感興趣的讀者學習、借鑒和參考。

本書特點
本書主要特點如下：
① 系統(tǒng)化講授，由淺入深、邏輯性強。
在本書的編寫過程中，作者遵循學習的一般規(guī)律，按照由淺入深、由簡單到復(fù)雜的原則，力求科學合理地編排、組織學習內(nèi)容，并系統(tǒng)闡述如何利用LabVIEW實現(xiàn)虛擬儀器設(shè)計。
② 內(nèi)容全面、實例豐富。
本書對如何利用LabVIEW設(shè)計虛擬儀器進行了較細致的講解，涉及程序設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、硬件控制和信號處理等多方面知識。全書共有126個基礎(chǔ)案例、2個綜合應(yīng)用案例和45個常見問題總結(jié)。
③ 講解清楚可靠、通俗易懂。
本書由虛擬儀器教學一線教師編寫�；�于長期教學積累的經(jīng)驗，作者深知初學者的痛點、難點在哪里； 作者將經(jīng)驗融匯于本教材內(nèi)容的選定與具體編寫上，包括對例題的設(shè)計，以及對常見問題的總結(jié)上，都力求以通俗易懂的闡述將復(fù)雜問題交代清楚，以幫助初學者更快掌握虛擬儀器設(shè)計方法。同時，書稿經(jīng)過多次修改和調(diào)整，力求提供給讀者一本可靠、好用的學習資料。
本書由郝麗高級工程師編寫，由趙偉教授修改和審閱。
感謝侯國屏教授、黃松嶺教授和王珅副研究員在虛擬儀器教學方面給予的幫助。感謝董甲瑞高級工程師幫助解決了虛擬儀器實驗教學環(huán)境建設(shè)中的很多實際問題。感謝汪芙平副研究員對本書中有關(guān)信號處理知識寫作上提出的寶貴意見。感謝袁建生教授對本書作者多年的培養(yǎng)。感謝鄒軍教授的幫助。感謝這些年所教過以及輔導(dǎo)過的學生。
感謝NI中國有限公司原院校合作部劉洋經(jīng)理和劉晉東經(jīng)理的幫助。感謝清華大學出版社盛東亮編輯的鼓勵和建議。
限于作者水平，書中難免存在不當之處，敬請讀者批評指正。

編者
2021年6月于清華園