信号分析与处理：虚拟仪器实验教程/21世纪高等学校电子信息工程规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孙晖，张冶沁，刘俊延 著

图书标签:

• 信号分析
• 信号处理
• 虚拟仪器
• 实验教程
• 电子信息工程
• 高等教育
• 教材
• LabVIEW
• MATLAB
• 通信原理

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302315612

版次：1

商品编码：11225747

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 21世纪高等学校电子信息工程规划教材

开本：16开

出版时间：2013-05-01

用纸：胶版纸

页数：176

字数：295000

正文语种：中文

内容简介

　　信号与系统的分析与处理课程是电子信息与电气信息类专业本科生的重要基础课程，具有较强的理论性和实践性。《21世纪高等学校电子信息工程规划教材·信号分析与处理：虚拟仪器实验教程》作为理论教材的延伸，在充分考虑相关课程理论体系结构的基础上，依托LabVIEW软件实验平台设计相关实验，实验侧重信号处理、系统设计以及综合应用，体现了基本原理和工程应用的有机结合。
　　《21世纪高等学校电子信息工程规划教材·信号分析与处理：虚拟仪器实验教程》适合作为高等学校电子信息与电气信息类专业本科生相关课程的实验教材，也可作为本科生和研究生学习信号处理相关课程的辅助教材。《21世纪高等学校电子信息工程规划教材·信号分析与处理：虚拟仪器实验教程》还可作为工程技术人员学习LabVIEW的入门及应用教材。

内页插图

目录

第1章 LabVIEW编程基础
1.1 LabVIEW工作环境
1.1.1 LabVIEW界面
1.1.2 LabVIEW前面板和程序框图
1.2 LabVIEW基本操作
1.2.1 VI创建与编辑
1.2.2 子VI
1.2.3 VI运行与调试
1.2.4 ExpressVI
1.3 数据类型
1.3.1 基本数据类型
1.3.2 复合数据类型
1.4 程序结构
1.4.1 循环结构
1.4.2 顺序结构
1.4.3 条件结构
1.5 图形与图表显示
1.5.1 波形图表
1.5.2 波形图
1.5.3 XY图
1.6 文件I／O
1.6,1 文件I/O基础
1.6.2 文本文件读写
1.6.3 二进制文件读写
1.7 MathScript
1.7.1 MathScript简介
1.7.2 MathScript窗口
1.7.3 MathScript节点
1.7.4 MathScript程序控制结构
1.7.5 MathScript函数与脚本

第2章 NI myDAQ虚拟仪器教学实验套件
2.1 NI myDAQ概述
2.1.1 NI myDAQ硬件概述
2.1.2 NI myDAQ软件概述
2.1.3 NI myDAQ信号连接
2.2 配合使用NI myDAQ和软面板（SFP）仪器
2.2.1 数字万用表（DMM）
2.2.2 示波器（Scope）
2.2.3 函数信号发生器（FGEN）
2.2.4 波特分析仪（Bode）
2.2.5 动态信号分析仪（DSA）
2.2.6 任意波形发生器（ARB）
2.2.7 数字读取器（Digln）
2.2.8 数字写入器（DigOut）
2.3 配合使用LabVIEW和NI myDAQ
2.3.1 使用NI-DAQmx编程
2.3.2 配合使用LabVIEW和NI myDAQ编程

第3章 基础实验
3.1 基础实验一 无源滤波器和有源滤波器
3.2 基础实验二 信号的采样与恢复
3.3 基础实验三 幅度调制与解调
3.4 基础实验四 离散时间信号和系统分析
3.5 基础实验五 离散傅里叶变换与快速傅里叶变换
3.6 基础实验六 数字滤波器设计

第4章 综合实验
4.1 综合实验一 心电信号分析与处理
4.2 综合实验二 多址技术
4.3 综合实验三 双音多频拨号识别系统设计
4.4 综合实验四 数字滤波器的零极点配置法设计与应用
4.5 综合实验五 工程简易数字滤波
4.6 综合实验六 多采样率信号处理
4.7 综合实验七 数字图像增强处理与字符识别
4.8 综合实验八 数字音效处理器设计
4.9 综合实验九 电力系统谐波分析
参考文献

前言/序言

　　LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美国国家仪器（National Instruments，NI）公司的虚拟仪器集成环境，它采用一种基于图形化的、用图标代替文本创建应用程序的计算机编程语言进行设计与实现，已广泛应用于通信、控制、测量、生物医学等领域。利用LabVIEW编程的直观性和交互性，相关人员可以更高效地致力于各类课程的实践及项目应用。
　　MathScript是基于文本、面向数学的编程语言，内嵌于LabVIEW中。它利用.m文件的脚本语法，包含了用于数学分析、信号处理的600多个常用函数。按照MATLAB语法编写的脚本通常可以不加修改地在MathScript中运行。利用MathScript的交互式窗口可方便地执行脚本程序并能立即看到运行结果、观察变量和命令历史。使用MathScript节点，能直观地将图形化和文本代码编程结合在一起。
　　NImyDAQ是一种低成本便携式采集和输出设备，采用USB接口，集成了模拟输入和输出、数字输入和输出、音频、电源和数字万用表等功能。通过配套的软件，学生可使用它测量实际信号和输出信号；通过与LabVIEW配合，可分析和处理获取的数据。
　　本书采用基于LabVIEW和myDAQ相结合的教学实践支撑平台实现基于信号分析与处理的软件仿真和硬件设计，学生能快速掌握该平台的操作方法和编程，从而将更多的时间用于课程理论的应用上而不是熟悉平台本身。
　　本书的主要特点如下：
　　（1）实验内容以LabVIEW作为软件实验平台，利用myDAQ和计算机声卡等硬件进行形象、直观的仿真实现以及硬件实现，避免学生学习使用实验工具占用太多时间，并符合学生当时的知识水平。
　　（2）将理论课教学内容融入实验教学中，实验教学内容作为理论课教学的延伸，因此与理论课教学具有较好的衔接性。
　　（3）实验内容理论联系实际，具有相关专业背景，具有较强的趣味性和实用性，能充分发挥学生的主观能动性。
　　（4）实验内容易于拓展，能充分发挥学生的创造性。
　　本书分为4章，第1章介绍LabVIEW基本知识，包括LabVIEW工作环境、基本操作、数据类型、程序结构、图形与图表显示、文件操作等，还对MathScript进行了较为详细的介绍，为后续实验打下坚实的平台应用基础。
　　第2章介绍NImyDAQ虚拟仪器教学实验套件的基本内容。
　　第3章是基础实验部分.包括无源滤波器和有源滤波器、信号的采样与恢复、幅度调制与解调、离散时间信号和系统分析、离散傅里叶变换与快速傅里叶变换、数字滤波器设计等6个基础实验，实验设计主要基于信号分析与处理基本理论的验证和基本应用。

《信号的海洋：探索与驾驭》 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被海量的信号所包围。从最简单的电话交流，到复杂的人工智能系统，再到深邃的宇宙探测，信号是理解世界、驱动科技进步的基石。它们是信息的载体，是能量的传递，是现实世界的数学映射。然而，这些看似无形的存在，其背后蕴含着深刻的科学原理和强大的工程应用。 本书《信号的海洋：探索与驾驭》旨在为你打开一扇通往信号世界的大门。它不是一本枯燥的理论堆砌，也不是一套冰冷的公式推导，而是一次充满启发性的探索之旅，带你深入理解信号的本质，掌握分析与处理它们的强大工具，并最终学会如何驾驭这些信号，让它们为我们所用。 为何信号如此重要？ 信号无处不在，其重要性体现在各个领域： 通信与网络： 你的手机、电脑、Wi-Fi，所有这些现代通信技术的基石都是对信号的编码、传输、解码和处理。从语音通话到高速互联网，都依赖于对信号的精确控制。 医疗健康： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）、医学影像（CT、MRI）等等，这些诊断工具都是在捕捉、分析人体内部的生物电信号和物理信号，以辅助医生做出准确的判断。 工业自动化： 传感器收集的温度、压力、速度等数据，都需要被转化为电信号进行处理，才能实现生产过程的监控、优化和控制。 科学研究： 天文学家接收来自遥远星系的电磁波信号，地震学家监测地壳的微弱振动，都是在试图从海量的信号数据中提取有价值的信息，揭示宇宙的奥秘或地球的秘密。 消费电子： 扬声器播放的音乐、电视屏幕显示的图像、智能家居设备接收的指令，背后都有着复杂的信号处理过程。 理解信号，就是理解现代科技的运行原理；掌握信号分析与处理，就是掌握了解决这些领域问题的关键能力。 本书将带你进行怎样的探索？ 《信号的海洋：探索与驾驭》将从最基础的概念出发，逐步深入，为你构建一个全面而深入的信号世界认知框架。我们将： 第一部分：信号的语言——认识与描述 信号的本质： 我们将从最基本的层面开始，理解什么是信号，以及它们是如何产生的。你会了解到，信号不仅仅是电流或电压，它可以是任何随时间或空间变化的量，可以承载着丰富的信息。 信号的分类： 信号千变万化，我们将学习如何对它们进行分类。例如，连续信号与离散信号、周期信号与非周期信号、能量信号与功率信号等。这些分类有助于我们选择合适的分析工具。 时域分析： 这是理解信号最直观的方式。我们将学习如何观察信号在时间轴上的变化，理解其幅度、频率、相位等基本属性。你将学会绘制信号波形，并从波形中解读信息。 频域分析： 许多信号的内在特性在时域中并不明显，但在频域中则会一目了然。我们将介绍傅里叶变换（Fourier Transform）的核心思想，以及如何通过它来揭示信号的频率成分。你会理解为什么“万物皆可分解为正弦波”，以及这对信号分析有何意义。 其他重要变换： 除了傅里叶变换，我们还将介绍拉普拉斯变换（Laplace Transform）和Z变换（Z-Transform），它们在分析连续时间和离散时间系统时分别具有独特的优势。 第二部分：信号的处理——过滤与增强 滤波器的概念与分类： 现实世界中的信号往往混杂着各种噪声和干扰，我们需要“清理”它们。滤波器就像信号世界的“筛子”，可以去除不需要的频率成分，保留有用的信息。我们将详细介绍低通、高通、带通、带阻等基本滤波器类型。 滤波器设计入门： 理解了滤波器的作用，我们还将探讨如何设计滤波器。你将学习到一些基本的滤波器设计方法，例如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等，并了解它们的性能特点。 采样与量化： 许多信号在实际应用中是连续的，但计算机处理需要离散的数字信号。我们将深入讲解奈奎斯特采样定理（Nyquist Sampling Theorem），理解采样率的重要性，以及量化过程中会引入的误差。 数字信号处理（DSP）基础： 随着计算机技术的发展，数字信号处理已成为主流。本书将介绍数字滤波器、离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）等核心数字信号处理技术，让你能够利用计算机高效地处理信号。 信号的压缩与编码： 在通信和存储中，我们常常需要减小信号的数据量。我们将介绍一些基本的信号压缩和编码技术，例如脉冲编码调制（PCM）等，让你了解如何更有效地利用存储空间和传输带宽。 第三部分：信号的应用——实践与洞察 系统分析： 信号往往在系统中进行传输和处理。我们将学习如何用数学模型来描述线性时不变（LTI）系统，并理解系统对信号的响应。传递函数、卷积等概念将在这一部分得到阐述。 噪声的产生与抑制： 噪声是信号处理中永远的挑战。我们将探讨噪声的各种来源，并学习如何通过有效的滤波和信号处理技术来降低噪声的影响，提高信号的信噪比。 调制与解调： 在通信系统中，我们需要将信息信号“嵌入”到载波信号中进行传输，这个过程称为调制。接收端则需要将信息提取出来，称为解调。我们将介绍幅度调制（AM）、频率调制（FM）等基本的调制解调技术。 实例分析与案例研究： 理论知识需要与实践相结合。本书将穿插大量的实际应用案例，例如音频信号处理、图像信号处理、生物信号处理等，让你看到信号分析与处理是如何解决现实世界中的问题的。 未来的展望： 信号处理技术仍在不断发展，与人工智能、机器学习等前沿技术融合，催生出更多令人兴奋的应用。我们将简要展望信号处理技术的未来发展趋势。 学习本书，你将获得什么？ 扎实的理论基础： 你将建立起一套完整的信号分析与处理的理论体系，理解各种概念的来龙去脉。 解决问题的能力： 你将学会如何运用所学的知识和工具，去分析和解决现实世界中的信号相关问题。 工程实践的视野： 本书将理论与实践相结合，帮助你理解信号处理在各个工程领域的应用，为未来的学习和工作打下基础。 科学探究的精神： 通过对信号世界的探索，你将培养严谨的科学思维和探索未知的求知欲。 无论你是电子信息工程专业的学生，还是对信号的世界充满好奇的爱好者，本书都将是你宝贵的伙伴。让我们一起潜入信号的海洋，探索它的奥秘，掌握它的力量，最终成为驾驭它的勇者！

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对于“虚拟仪器”这个概念，在接触这本书之前，并没有一个特别清晰的认识。它听起来像是把实验室搬到了电脑里，但具体是怎么实现的，又是如何与信号分析和处理这些基础理论相结合的，我一直很好奇。这本书的出现，恰好满足了我探索这个领域的渴望。我翻阅了一下目录，发现涵盖了从基础的信号类型到复杂的信号变换，再到不同类型的系统分析，最后落脚到虚拟仪器实验。这个循序渐进的结构，让我觉得非常踏实。我特别希望能通过这本书，掌握如何利用虚拟仪器来搭建各种信号处理系统，并且能够通过实际测量和分析，去验证和深化对理论知识的理解。想象一下，通过电脑屏幕上的波形图，就能直观地看到信号的变化，甚至能够模拟各种干扰和噪声，然后设计出相应的对抗措施，这该是多么令人兴奋的事情！这本书的出现，让我对未来的学习和实践充满了期待，我相信它能为我打开一扇新的大门，让我看到一个更广阔、更精彩的信号处理世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名本身就充满了吸引力，特别是“虚拟仪器实验教程”这几个字，让我觉得它非常贴合当前电子工程教育的发展趋势。我期待这本书能够帮助我将那些深奥的信号分析与处理理论，通过更加直观和生动的方式呈现出来。我希望它能像一位经验丰富的老师，耐心细致地引导我一步步去理解那些复杂的概念，并且在实际操作中提供强有力的支持。我最希望看到的是，书中能够有大量的案例分析和实验指导，让我能够通过虚拟仪器，亲身体验信号的产生、传输、变换和分析过程。例如，我希望能通过书中的实验，去了解不同类型的信号，掌握如何利用傅里叶变换来分析信号的频率成分，以及如何设计滤波器来去除噪声。我相信，通过这样的实践，我能够对信号分析与处理有一个更深刻、更全面的认识，并为我未来的学习和职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

对于一个电子信息工程专业的学生来说，信号分析与处理是必不可少的基础。这本书的出现，让我看到了将理论与实践相结合的希望。我尤其看重它在“虚拟仪器”这部分的内容。现在的电子工程越来越依赖于仿真和虚拟化技术，掌握如何在虚拟环境下进行信号分析和处理，对于提升工程实践能力至关重要。我希望这本书能够提供一些具有代表性的、实际的应用场景，并通过虚拟仪器的操作，让我们能够模拟和解决这些场景中的问题。例如，在通信系统中，如何利用虚拟仪器分析信号的调制方式？在控制系统中，如何通过虚拟仪器监测和调整系统的稳定性？这些都是我非常感兴趣的方面。我希望这本书能够引领我走进一个更现代化、更高效的学习模式，让我能够在这个日新月异的科技领域中，不断提升自己的竞争力。

评分☆☆☆☆☆

我是一个动手能力比较强的人，学习理论知识的时候，总喜欢能够结合实际的例子来理解。而“虚拟仪器实验教程”这个副标题，直接击中了我的痛点。我希望这本书不仅仅是一本枯燥的理论教材，更是一个可以让我“玩起来”的实验手册。我非常期待它在实验设计和操作指导方面能够做到细致入微。比如，对于每一个实验，我希望它能提供清晰的实验目的、详细的实验步骤、必要的实验器材（甚至是虚拟仪器的具体操作界面和参数设置），以及实验结果的分析方法。我希望通过跟着书中的实验，我能够亲手搭建起一个信号发生器，或者设计一个滤波器，然后通过虚拟仪器来观察这些装置的实际效果。这种“做中学”的方式，对我来说是最有效的学习途径。我坚信，只有真正地动手实践，才能将那些抽象的公式和概念内化为自己的知识，才能在未来的工作中游刃有余，解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书，光是拿到手，就觉得分量十足，厚实的书页泛着淡淡的油墨香，封面设计简洁大气，很符合我心中“教材”应有的样子。我最看重的是它能否真正帮助我理解那些抽象的理论。信号分析与处理，这几个词听起来就有点难度，尤其是在虚拟仪器这个概念的加持下，总觉得它应该会涉及很多最新的技术和工具。我特别期待它在实际操作层面能有多大的指导意义。以前学过的理论知识，总觉得隔靴搔痒，缺少一种“亲手操作”的实在感。我希望这本书能够弥补这一点，让我不仅仅是“知道”理论，更能“做到”，甚至“玩转”信号分析与处理。比如，对于傅里叶变换、拉普拉斯变换这些核心概念，我希望书中能有清晰易懂的图示和生动的比喻，而不是一味地堆砌公式。而虚拟仪器部分，我更关心它如何将这些理论具象化，通过实际的实验平台，让我能够观察到信号的频谱、时域波形，甚至进行滤波、调制解调等操作。这对于我将来从事电子信息工程相关的工作，无疑会打下坚实的基础，让我更有信心去应对未来的挑战。