前言

虚拟仪器技术诞生于20世纪80年代，在测试测量以及控制领域已经得到了广泛的应用。随着科技的不断发展，虚拟仪器技术应用的领域也在不断扩展，如当下热门的5G通信、工业物联网、人工智能等都有虚拟仪器技术的应用。
编者所在课题组一直从事面向国家重大需求的测控系统研发，使用虚拟仪器技术进行测控系统的开发设计已经有几十年的时间，积累了大量的实际操作经验，也是全国高校中较早开展虚拟仪器教学的团队。本着“规格严格，功夫到家”的校训，在进行人才培养的过程中，十分注重让学生更快地掌握虚拟仪器这门技术，并且作为人才储备进入实际的科研课题进行项目设计。为此，我们在课程设计中十分注重基于项目的模式，通过实际的动手操作加强学生对技术的掌握。
2010年底，为了更好地培养虚拟仪器技术人才、提供优良的项目实践条件，哈尔滨工业大学与美国国家仪器有限公司合作共建了“虚拟仪器创新实践基地”，建立了数据采集、嵌入式平台、PXI工业总线、机器视觉、口袋实验室等全产品线的虚拟仪器软硬件平台。实践基地面向全校师生开放，并通过举办全国研究生暑期学校等活动面向全国师生开放。作为平台的辅助环节，学校先后成立了学生虚拟仪器技术协会，承办了多次校级虚拟仪器设计大赛，并在2015年以“虚拟仪器创新实践基地”为核心，承办了第三届全国虚拟仪器大赛，迎接了来自全国近400所学校的1876支队伍。
通过“虚拟仪器创新实践基地”的培养，每年都为学校相关课题组输送大量技术人才，也为美国国家仪器有限公司输送专业技术人员(占全国招聘人员总数的20%以上)。
经过多年项目开发和人才培养的经验积累，课题组总结出了具有哈尔滨工业大学“实干”精神的一套技术培养方法，汇总成这本《LabVIEW虚拟仪器设计指南》。北京优诺智奇科技有限公司的刘洋先生也一同编写了此书，刘洋先生曾在美国国家仪器有限公司负责中国区院校计划十余年，常年支持国内各大高校的虚拟仪器技术相关课程建设，建立了几十个虚拟仪器俱乐部和上百个教学实验室，同时是多所学校的企业导师，对虚拟仪器技术如何帮助学生提升工程实践能力有着丰富的经验。
魏德宝老师编写了本书的第1章至第3章，吴艳老师编写了第4章至第6章，付宁老师编写了第7章和第8章，刘洋先生编写了第9章。
本书从实际应用的角度对虚拟仪器技术的学习路径进行设计和编排，如在第1章介绍LabVIEW的软件版本管理、工具包和模块的安装以及第三方工具包的安装和管理； 在第8章对项目文件管理、依赖关系、软件发布和编程设计架构进行了详尽的介绍。这些在其他已出版的相关书籍中都鲜有提及，但是在实际项目开发中却非常重要。
本书在知识点的呈现中力求做到对技术的直观和深入讲解。在编写的过程中得到了美国国家仪器有限公司研发部门的技术支持，从软件架构的角度深入浅出地介绍了虚拟仪器技术以及背后的实现机制，使技术的讲解和实现更加深入和透彻。为了使知识点更易于理解也更加直观，本书并没有限于单纯的技术讲解，而是通过具体的程序实现过程来展示。针对一些不易理解和容易混淆的知识点，则会对程序进行深入的调试和讲解，并且比较了在不同条件下的运行机制和运行结果，同时也介绍了在实际工业应用中的效果。
本书十分注重讲解和实际操作的融合，只有实际动手操作才能真正地掌握技术。本书原创性地设计了近300个范例程序用于讲解对应的知识点，在对每个知识点范例讲解的过程中，详细地描述了操作的步骤，对于一些首次操作的步骤更是提供了特别的讲解。读者可以在阅读过程中按照书中步骤同步进行操作。本书中全部的知识点都有对应的范例，可以作为读者学习过程中操作的练习资料。
本书特别注重知识点相互间的衔接。每章都包含了十几个到几十个小型范例，这些范例程序从每章开始会逐步针对每个知识点进行讲解，每个范例都是在上一个范例的基础上实现新的功能，在每章最后所有范例汇总在一起形成一个较为完整的小型项目。这样可以使读者更加清晰地了解各个知识点在项目应用中是如何相互衔接的，最终进行完整的项目设计。
本书针对使用虚拟仪器技术进行项目式设计的需求专门设计了第9章。根据真实项目设计的过程，依次从项目背景分析、项目需求分析，设计了项目实现的整体架构和各个子模块。针对每个子模块分别进行项目的功能规划和对应的虚拟仪器技术框架，并详细描述了实现的过程。
本书最后将各个子模块汇总完成了整个项目的实现。在整个项目实现的过程中，将全书的虚拟仪器知识点综合运用，同时在项目实现过程中也详细地介绍了有关机器视觉的相关内容。
感谢哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所的彭喜元教授、乔立岩教授和彭宇教授在本书编写过程中提出的宝贵建议及细心指导，他们为本书的编写，以及虚拟仪器创新实践基地的建设和虚拟仪器技术相关课程的改革提供了强大的支持。
感谢清华大学出版社编辑团队的大力支持，他们认真细致的工作保证了本书的质量。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正！
编者
2021年7月