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《重庆大学》 2003年
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新一代虚拟仪器—智能控件化虚拟仪器系统的研究

汤宝平  
【摘要】: 1999年12月,国家自然科学基金委在广州召开的机械学科“十五”优先资助领域研讨会会议纪要中明确指出:“测试测量仪器的发展方向是‘虚拟化’、‘控件化’”,本文所研究的新一代智能控件化虚拟仪器系统正是在这一背景下提出的。论文主要从新一代智能控件化虚拟仪器产生的思想基础、系统的软件构架、仪器的数学建模、核心的组成单元和零编程开发系统等方面展开了深入研究。 提出了基于秦氏模型智能虚拟控件的仪器设计与制造新概念。秦氏模型是智能控件化虚拟仪器产生的思想基础,它是一种新的仪器模式,这一极富创造性的思想是:将非智能虚拟控件经“功能赋予”后与仪器功能进行“测试融合”从而形成“智能仪器单元”,通过积木式的随机拼搭,可直接在PC机内形成成百上千、类型用途各异的虚拟仪器并显示在屏幕上直接供用户使用。在秦氏模型中“功能赋予”、“测试融合”和“积木式拼搭”是三个重要的概念,是设计开发系统的理论与技术基础。文中从秦氏模型的原理、智能虚拟控件的模型要素、基于“功能赋予”和“测试融合”的智能虚拟控件的形成原理和以框架协议开发系统为核心的智能控件化虚拟仪器的形成原理等几方面阐述了这一思想。秦氏模型智能虚拟控件的最大特点是使仪器中的功能模块与控件模块实现了融合,把仪器的功能、性能、控制关系等等全部有机地融合于一个或几个部件之中。它的实现使仪器从传统的整机演变为部件,从根本上改变了仪器的设计与制造模式。 设计了基于层次消息总线的智能控件化虚拟仪器系统构架模式。该模式采用统一的方式刻划智能虚拟控件和由智能控件构成的智能控件化虚拟仪器系统,其中包括控件的接口、控件的静态结构、控件的动态行为和层次消息总线等方面的内容,并支持系统运行时刻的动态演化,即在运行时刻进行功能修改、扩展和剪裁,使在动态条件下:增加和删除控件、增加和删除消息响应登记和改变消息过滤规则。基于层次消息总线的软件构架是智能控件化虚拟仪器系统实现的蓝图,为智能虚拟控件的集成组装提供了坚实的技术基础。 研究了基于模块化建模的智能控件化虚拟仪器数学建模的方法。本文通过对多种测试分析仪器的原理、功能、性能、精度指标、使用对象和使用环境等研究,采用模块化建模方法,对虚拟仪器典型共性部件的模块化数学建模进行了详细论述。建立的典型共性部件模块模型主要有:信号变换统一数学模型、 重庆大学博士学位论文 三维数据场数学模型、虚拟显示器数学模型。并以噪声倍频程分析仪和旋转机 械阶比分析仪为例,介绍了模块化建模方法在具体仪器建模中的应用。模块化 建模方法将智能控件化虚拟仪器从技术研究提升到了基础研究,为智能控件化 虚拟仪器的设计、制造提供了理论基础。 进行了基于复用的智能虚拟控件的设计与制造。智能虚拟控件是智能控件 化虚拟仪器系统中的核心组成部分,由开发系统中的仪器拼搭场拼搭出的虚拟 仪器的种类和数量,有赖于智能虚拟控件成品库的可复用控件的种类和数量的 多少。文中从控件的内聚、祸合和复用三个方面讨论了控件的优化设计方法, 介绍了基于面向对象的非智能虚拟控件的计算机表达方法,编制了非智能虚拟 控件的电子分类档案,建立了智能虚拟控件的层次结构及其描述方式,实现了 基于层次消息总线的可复用智能虚拟控件的制造,避免了系统开发时不断地重 复设计,从而大幅度地降低了开发成本,提高了生产效率和产品质量。 实现了基于柔性综合集成技术的智能控件化虚拟仪器零编程开发系统。本 文在介绍面向控制、数据和显示的综合集成技术基础上,论述了智能控件化虚 拟仪器零编程装配机理—基于知识的柔性综合集成技术,研制成功了智能控 件化虚拟仪器的仪器拼搭场—基于知识的柔性综合集成系统(FIS),FIS既 可实现测试仪器的功能集成和控件集成,同时又可对两种集成通过功能赋予再 实现融合,为形成拼搭式虚拟仪器提供软性操作平台,即软装配、软调试、软 修改、软测试等等;通过FIS,实现了可复用智能虚拟控件的拼搭组装;最后 讨论了零编程开发系统的动态模拟运行和演化。利用该系统用户不需要编程就 可方便地开发和使用虚拟仪器,较之其它虚拟仪器开发系统,降低了用户开发 虚拟仪器的难度,为虚拟仪器的大众化发展提供了条件。 文章最后对本文工作进行了总结和对智能控件化虚拟仪器系统的研究进行 了展望。 本文得到了国家自然科学基金重点项目“面向机械测试的控件化虚拟仪器 系统的研究”(批准号:50135050)和重庆市科技攻关项目“新一代控件化虚拟 仪器”(编号:2001一6704)的资助。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP391.9

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李艳萍;常永昌;吴江轿;张明洪;;智能控件化虚拟仪器及其在钻井振动筛动态检测中的应用[J];石油仪器;2006年03期
2 张明洪,徐倩,刘洪斌;秦氏模型虚拟仪器及在石油振动筛测试中的应用[J];中国机械工程;2004年17期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 贾朋;钻井液连续波发生器设计与信号传输特性实验研究[D];中国石油大学;2010年
2 李伟;基于交流电磁场的缺陷智能可视化检测技术研究[D];中国石油大学;2007年
3 随阳轶;基于数据流可视化语言的虚拟仪器开发平台的研究[D];吉林大学;2008年
4 吴宏钢;风力发电机组振动检测及噪声评估研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 崔树新;可重构动态集成测量方法研究[D];河南理工大学;2010年
2 袁大伟;基于LabWindows/CVI的虚拟仪器系统的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王慧超;基于DSP的虚拟测试系统平台研究与实现[D];内蒙古大学;2008年
4 朱长林;组态技术在智能控件化虚拟仪器开发系统中的应用研究[D];重庆大学;2010年
5 贺伟;弓网离线电弧电磁干扰分析与测试系统实现研究[D];西南交通大学;2012年
6 徐尧佐;基于现场总线通讯控制的可二次开发虚拟仪器系统的设计[D];华东理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 何焰兰,苏勇,高永楣;一种自适应小波去噪算法[J];电子学报;2000年10期
5 张路,谢冰,梅宏,邵维忠,杨芙清;基于构件的软件配置管理技术研究[J];电子学报;2001年02期
6 张世琨,王立福,常欣,杨芙清;基于层次消息总线的软件体系结构描述语言[J];电子学报;2001年05期
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9 郭瑜,汤宝平,纪跃波,秦树人;基于解析信号和带通滤波的频率细化分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年04期
10 汤宝平,杨昌棋,谭善文,秦树人;基于平移不变的小波去噪方法及应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐天华;;高等数学教学中融入数学建模思想初探[J];阿坝师范高等专科学校学报;2006年S1期
2 李晶;谷彩连;;小电流接地系统单相接地故障选线的算法研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年01期
3 朱哲;钟伟红;;非平稳随机信号分析处理方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
4 李敬秀;;基于组件的软件开发模型与方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
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6 李震,刘惠根;基于虚拟仪器的实验信号集成处理系统研究[J];安徽工程科技学院学报;2002年02期
7 李震,柯旭贵,汪云祥;虚拟仪器的发展历史、研究现状与展望[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
8 王素华,张伟林;斜拉桥斜索损伤分析中的小波变换研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
9 潘茂贵,张伟林;桥梁结构检测中小波分析的应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年03期
10 黄磊;丁辉;;第一产业内部产值结构变化及主要驱动因子研究——以成都市为例[J];安徽农业科学;2008年24期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱成华;;基于USB总线的弧焊电参数虚拟检测分析系统设计[A];制造业数字化技术——2006中国电子制造技术论坛论文集[C];2006年
2 党丽华;高志明;韩夏冰;毕慧超;;Q235钢的大气腐蚀电化学噪声小波包分析[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 陈保家;李力;赵新泽;;基于尺度-小波能量谱、粗糙集和神经网络集成的内燃机故障诊断方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 张抗抗;赵志崑;徐如志;杨峰;;基于关联网络的分布式构件库服务协同[A];CCF NCSC 2011——第二届中国计算机学会服务计算学术会议论文集[C];2011年
6 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
7 张训文;杨敏;韩青;杨萱;;基于PCI总线的高速数据采集程序设计[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
8 曾朝阳;贾鑫;张晓永;;线性调频连续波激光雷达测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 陈晓清;马君国;赵宏钟;付强;;基于二维小波变换的激光成像雷达目标识别算法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 李宏坤;丁健;练晓婷;;基于频率分辨率评价模型的柴油机状态识别[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 张冰;小组软件过程建模方法及过程定义重用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙亮;基于开源框架的高校职工住房管理信息系统的设计与实现[D];华中农业大学;2010年
2 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
4 陈志勇;基于刻面描述的分布式构件库系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
6 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
7 董燕;精准定位变率施肥播种免耕机的研究[D];山东科技大学;2010年
8 林营;基于小波变换的刑事图像处理研究[D];山东科技大学;2010年
9 王广伦;基于构件的软件系统定制技术的研究与应用[D];山东科技大学;2010年
10 周谦;工业机器人离线编程及其在光纤激光加工平台中的应用[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马凤铭,李国军;BP神经网络在管道缺陷定量识别中的应用[J];鞍山师范学院学报;2005年04期
2 刘爱元,卢建华;一种基于ICL8038芯片的模拟信号源[J];半导体技术;2001年04期
3 张林昌;徐坤生;蒋忠涌;;电气化铁道干扰源的特性及测量[J];北方交通大学学报;1980年02期
4 张民,徐迅;用LabVIEW和数据采集卡实现信号检测[J];北方交通大学学报;2000年05期
5 张立东,张光沛;涡流检测与远场涡流检测的对比[J];兵工自动化;2003年05期
6 孙瑜,罗飞路,赵东明;利用交变磁场测量法的金属表面缺陷检测[J];兵工自动化;2004年02期
7 孙瑜;;圆柱体表面缺陷检测的ANSYS仿真[J];兵工自动化;2006年02期
8 高俊吉;刘大明;姚琼荟;周国华;闫辉;;用边界元法进行潜艇空间磁场推算的试验检验[J];兵工学报;2006年05期
9 费仁元,阿不都热依木,王民,关剑,朱志坚,伯提古丽;多传感器集成技术用于制造系统监控中的研究[J];北京工业大学学报;2000年03期
10 徐洪安,费仁元,王民;用ADO构建LabView中的数据库访问接口[J];北京工业大学学报;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 纪跃波;多分辨时频分析理论与多功能时频分析系统的研究[D];重庆大学;2002年
2 王瑞荣;基于事件触发并发数据流模型的可视化编程语言研究[D];浙江大学;2003年
3 郭瑜;基于时—频分析的虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究[D];重庆大学;2003年
4 金涛;虚拟仪器系统的误差分析方法的研究[D];重庆大学;2005年
5 谢宣松;G语言的一种结构模型及平台实现[D];吉林大学;2006年
6 范永开;基于需求驱动的虚拟仪器软件自动生成研究[D];吉林大学;2006年
7 尹爱军;秦氏模型虚拟仪器及VMIDS开发系统的研究[D];重庆大学;2006年
8 周传德;科学计算可视化理论及智能虚拟显示系统的研究[D];重庆大学;2006年
9 李强;无位置传感器无刷直流电动机运行理论和控制系统研究[D];东南大学;2005年
10 秦毅;信号小波理论与一体化小波分析仪的研究[D];重庆大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋瑞艳;振动、噪声信号处理系统[D];大连理工大学;2000年
2 曲利岩;电磁场有限元分析技术的研究和实现[D];浙江大学;2002年
3 丁娜;虚拟频谱分析仪的设计与实现[D];西南交通大学;2003年
4 卫军锋;正弦型风谱的风洞实验与数值模拟研究[D];西安建筑科技大学;2003年
5 刘正义;虚拟仪器的初步研究[D];太原理工大学;2003年
6 张宏;虚拟仪器的DSP实现[D];四川大学;2003年
7 程刚;在Labwindows/CVI环境下开发基于虚拟仪器技术的引控数据采集系统[D];四川大学;2003年
8 樊炜;虚拟任意波信号发生器研究[D];浙江大学;2003年
9 崔红梅;基于LabVIEW & LabWindows/CVI平台的虚拟测试与分析仪的研究与开发[D];内蒙古农业大学;2004年
10 张玉华;金属平板表面缺陷扰动的磁场量分布研究[D];国防科学技术大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 何敏;柴孟阳;;三种电磁无损检测方法综述[J];测控技术;2012年03期
2 周鹏;秦树人;尹爱军;;复杂智能虚拟控件集成体系的研究[J];中国测试技术;2006年05期
3 李艳萍;常永昌;吴江轿;张明洪;;智能控件化虚拟仪器及其在钻井振动筛动态检测中的应用[J];石油仪器;2006年03期
4 朱维兵;徐昌学;王进荣;王治平;李顺平;;钻井液振动筛性能参数的虚拟测试系统[J];天然气工业;2007年10期
5 李欣欣;赵永瑞;杨继峰;刘万虎;;FSM技术研究及其数据分析[J];全面腐蚀控制;2013年04期
6 史洪源;陈金贵;任尚坤;;基于交变磁场测量技术的裂纹缺陷定量检测系统设计[J];无损检测;2012年10期
7 尹爱军;陈本乾;黄胜坡;朱长林;;基于组态技术的虚拟阶比分析仪开发及应用[J];振动.测试与诊断;2013年01期
8 冷建成;赵瑞金;周国强;吴泽民;闫天红;;ACFM技术及其在钻修机械平台无损检测中的应用[J];无损检测;2013年05期
9 程静;王维庆;何山;;风电机组噪声检测及故障诊断研究[J];自动化仪表;2014年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 何敏;黄志锋;;涡流检测和交流电磁场检测方法综述[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 胡欣峰;自同步椭圆振动筛动力学研究[D];西南石油学院;2004年
2 刘洪斌;钻井液离心机工作理论研究[D];西南石油大学;2006年
3 杨正益;制造物联海量实时数据处理方法研究[D];重庆大学;2012年
4 涂兵;MWD中泥浆脉冲信号辨识及地面适配技术研究[D];北京工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汤迪铭;基于ACFM技术焊缝跟踪传感器的磁场建模和信号处理[D];湘潭大学;2011年
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3 付博峰;基于DSP的可视化多处理器软件设计[D];西安电子科技大学;2010年
4 李文艳;ACFM缺陷检测系统工业样机研究与开发[D];中国石油大学;2010年
5 韩秀坤;基于Lite ECG Workstation简易心电图分析与研究[D];吉林大学;2012年
6 王东礼;基于磁力耦合的光纤光栅直流大电流传感器研究[D];武汉理工大学;2012年
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8 王猛;通用雷达信号处理可视化平台的设计与应用[D];西安电子科技大学;2012年
9 庞阡宵;低压馈电系统现场单元的组态接口技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
10 马涛;基于振动信号的大型风力发电机齿轮箱健康状态预测研究[D];沈阳工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 杨芙清,梅宏,李克勤;软件复用与软件构件技术[J];电子学报;1999年02期
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5 秦树人,徐铭陶,杨昌棋,陈志奎;信号处理中的小波分析[J];重庆大学学报(自然科学版);1996年03期
6 陈志奎,徐铭陶,秦树人,汤宝平;工程信号中的小波采样与小波分析[J];重庆大学学报(自然科学版);1996年05期
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10 陈庆虎,周莉萍,谢铁邦,李柱;表面综合形貌的小波分离法[J];华中理工大学学报;1997年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 金昊;基于虚拟仪器的计算机视觉系统的研究[J];现代科学仪器;1999年04期
3 贾惠芹;计算机与数字化测量[J];工业控制计算机;2000年05期
4 金昊;基于虚拟仪器的计算机视觉系统的研究[J];计算机自动测量与控制;2000年01期
5 龙志强,赵海龙,罗辉;虚拟仪器测试技术研究[J];仪表技术;2000年03期
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7 汤秀芬;虚拟仪器及其构建技术[J];计量与测试技术;2001年01期
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9 蒋志峰,周晓军;基于网络化制造的虚拟仪器监测系统初探[J];机械制造;2002年11期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 马草原;许燕青;秦志强;呼小亮;柴炜;杜贵府;;引入虚拟仪器HS801,推进模拟电子技术实验教学改革[A];全国高等学校电子技术研究会论文集[C];2010年
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6 张重雄;和珊;王磊;;基于虚拟仪器的太阳能电池板自动跟踪系统[A];第一届全国虚拟仪器设计大赛论文集[C];2011年
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4 小雪;坚持白主创新 争创世界一流[N];中国信息报;2008年
5 北京 蔡德聪 孙宇瑞;浅话虚拟仪器[N];电子报;2001年
6 小雨;中国数采和虚拟仪器成功探索30周年[N];中国信息报;2009年
7 苏月琼;虚拟仪器渐成气候[N];中国电子报;2001年
8 重庆 肖庆涛;让电脑变成一台虚拟仪器[N];电脑报;2002年
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10 王希财 邓国红;重庆一重大原创科研成果实现产业化[N];经理日报;2008年
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5 罗守南;基于超声多普勒方法的管道流量测量研究[D];清华大学;2004年
6 李建文;点燃式发动机火花塞离子电流特性及其应用的研究[D];天津大学;2004年
7 王春明;基于多传感器的激光焊接质量实时诊断及其理论基础[D];华中科技大学;2005年
8 姜长泓;轨道车辆轮轴故障检测系统研究[D];吉林大学;2006年
9 汤宝平;新一代虚拟仪器—智能控件化虚拟仪器系统的研究[D];重庆大学;2003年
10 刘敏;基于数值模拟及实验的贯流风扇气动噪声特性研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周勇;可互换虚拟仪器在动态信号分析系统中的应用[D];西北工业大学;2002年
2 陶文武;基于虚拟仪器的电梯钢丝绳接头性能测试系统的研究与开发[D];西安建筑科技大学;2004年
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4 贾少华;基于USB的高速数据采集和信号发生模块的研究与设计[D];电子科技大学;2004年
5 谢力元;塔康导航机载设备自动测试系统的研究与实现[D];西安电子科技大学;2005年
6 秦帅;虚拟实验室仪器类库的研究与设计[D];东北师范大学;2010年
7 尼凌飞;基于虚拟仪器的电机VXI测试系统设计与实现[D];西北工业大学;2003年
8 丁军;基于虚拟仪器的水泵机组振动监测及故障诊断技术研究[D];扬州大学;2004年
9 余芳;基于虚拟仪器的电力设备通用测试平台的研制[D];武汉大学;2004年
10 杭利军;可移动式风蚀风洞数据采集处理系统的研究与开发[D];内蒙古农业大学;2004年
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