信号与测试技术(第2版) 樊尚春,周浩敏 9787512402362 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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樊尚春，周浩敏 著

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出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512402362

商品编码：29577162930

包装：平装

出版时间：2011-04-01

基本信息

书名：信号与测试技术(第2版)

定价：42.00元

作者：樊尚春,周浩敏

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2011-04-01

ISBN：9787512402362

字数：646000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

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内容提要

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本书介绍了连续时间信号分析、离散时间信号分析以及测试中几种信号检测与变换方法和技术；介绍了自动化检测系统中常用的电阻变换原理、电容变换原理、电磁变换原理、压电式测量原理和谐振式测量原理等；介绍了相对位移、运动速度、加速度、转速、振动、力、扭矩、压力、温度、流量等参数的测量系统；介绍了测试系统静态与动态基本特性与测试数据处理方法。
为便于读者学习与掌握本书的主要内容，在一些章节配有的实例分析；在每一章都配有习题与思考题。
本书可作为自动化、电气工程及其自动化、信息工程、测控技术与仪器、机械工程及自动化、机械电子工程等专业本科生的教科书或参考书，也可供相关专业的师生和有关工程技术人员参考。

目录

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第O章 绪 论
0.1 引言
0.2 测试技术的功能
0.3 测试技术研究的主要内容
0.3.1 测量原理
0.3.2 测量方法
0.3.3 测量系统
0.3.4 数据处理
0.4 信号与测控技术
习题与思考题
章 信号分析与处理基础
1.1 信号分析和处理概述
1.1.1 信息和信号
1.1.2 信号分析、信号处理
1.1.3 基本的连续信号
1.2 连续信号的时域分析
1.2.1 连续信号的时域分解
1.2.2 卷积法求线性非移变系统零状态响应
1.3 周期信号的频谱分析——傅里叶级数
1.3.1 三角函数形式的傅里叶级数
1.3.2 指数形式的傅里叶级数
1.3.3 周期信号的功率谱
1.4 非周期信号频谱分析——傅里叶变换
1.4.1 傅里叶变换
1.4.2 典型非周期信号的频谱
1.4.3 傅里叶变换的性质：
1.5 周期信号的傅里叶变换
1.5.1 复指数、正弦、余弦信号的傅里叶变换
1.5.2 一般周期信号的傅里叶变换
1.5.3 周期信号与单周期脉冲信号频谱间的关系
1.6 能量谱
1.7 抽样信号的傅里叶变换

……

第2章 离散时间信号分析

第3章 测试中几种重要的信号检测和变换方法和技巧

第4章 变电阻测量原理

第5章 变电容测量原理

第6章 变磁路测量原理

第7章 压电式测量原理

第8章 谐振式测量原理

第9章 相对位移测量系统

0章 运动速度、转速、加速度和振动测量系统

1章 力、转矩测量系统

2章 压力测量系统

3章 温度测量系统

4章 流量测量系统

5章 测试系统的静态特与数据处理

6章 测试系统的动态特性与数据处理

参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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信号与系统分析基础：从理论到实践的深度探索 本书旨在为读者构建扎实的信号与系统分析理论基础，并重点关注如何在实际工程问题中灵活运用这些理论。我们跳脱出单纯的公式推导，而是从信号的本质、系统的特性入手，引导读者理解它们之间的内在联系，并通过一系列精心设计的实验和案例，将抽象的概念转化为具体的工程实践。 第一章：信号的海洋——理解信息载体 信号，是我们认识和描述客观世界最直接的语言。在本章中，我们将深入剖析信号的多样性及其基本属性。 连续信号与离散信号： 我们将从时间域和幅度域两个维度，细致区分连续信号（如模拟音频、温度变化）与离散信号（如数字音频、采样后的传感器数据）。通过可视化工具，读者将直观感受它们在波形、采样点上的差异。 周期信号与非周期信号： 周期性是信号的重要特征之一。我们将介绍周期信号的定义、基本周期和傅里叶级数展开的意义。对于非周期信号，我们将为后续的傅里叶变换奠定基础，理解其频谱的连续性。 能量信号与功率信号： 信号的能量和功率反映了其携带信息的能力。我们将推导能量和功率的计算公式，并分析不同类型信号的能量和功率特性，理解它们在通信、测量等领域的重要性。 奇信号与偶信号： 对称性是信号分析中一个非常有用的工具。我们将学习如何判断信号的奇偶性，并理解其在傅里叶级数和傅里叶变换中的简化作用。 信号的基本运算： 信号的加、减、乘、除、移位、翻转、伸缩等基本运算是信号处理的基础。我们将通过实例演示这些运算的效果，并探讨它们在信号变换和系统分析中的应用。 信号的分类与应用场景： 除了上述基本属性，我们还会介绍其他重要的信号类型，如冲激信号、阶跃信号、指数信号等，并结合实际应用，例如音频信号的采样与量化、图像信号的像素表示，来加深读者对信号多样性的理解。 第二章：系统的奥秘——信息转换的规律 系统是实现信号转换、处理和传递的“黑匣子”。理解系统的内部机制，是进行有效信号分析的关键。 系统的基本概念与组成： 我们将从宏观视角定义系统，并介绍构成系统的基本元素，如输入、输出、状态等。通过类比，例如一个音响系统，我们将讲解其输入（音频信号）、输出（声音）以及内部的处理过程。 线性系统与非线性系统： 线性是系统分析中最重要的性质之一。我们将详细讲解线性系统的定义（叠加性与齐次性），并区分线性系统与非线性系统的行为差异。通过简单的电路模型，我们将演示线性系统的叠加原理。 时不变系统与时变系统： 时间不变性是简化系统分析的关键。我们将定义时不变系统的概念，并解释为何其输出的形状只随输入信号的移动而移动，而不会改变。 因果系统与非因果系统： 在实际工程中，系统的输出不能超前于输入。我们将讲解因果系统的定义，并分析非因果系统在理论研究中的意义和在实际中的局限性。 系统表示方法： 我们将介绍描述系统的常用方法，包括差分方程（离散时间系统）、微分方程（连续时间系统）以及状态空间方程。通过具体例子，我们将展示如何用这些数学模型来刻画系统的动态行为。 系统的零输入响应与零状态响应： 系统的输出由两部分组成：初始状态引起的零输入响应和输入信号引起的零状态响应。我们将分别探讨这两种响应的产生机制和分析方法。 系统的稳定性： 系统的稳定性直接关系到其能否可靠工作。我们将介绍不同类型的稳定性（BIBO稳定性、Lyapunov稳定性），并给出判断系统稳定性的常用准则。 第三章：频域的语言——傅里叶变换的威力 将信号从时间域转换到频域，可以揭示信号的内在频率成分，这对于信号的分析、滤波和压缩至关重要。 傅里叶级数： 对于周期信号，我们将系统地介绍傅里叶级数，包括三角形式和指数形式。我们将详细推导其系数的计算方法，并分析不同周期信号的频谱特性。通过绘制频谱图，读者将直观理解信号由哪些不同频率的正弦波叠加而成。 傅里叶变换： 将傅里叶级数推广到非周期信号，我们引入了傅里叶变换。我们将详细讲解傅里叶变换的定义、性质（线性、时移、频移、对称性、卷积定理等）以及其重要的应用。 傅里叶变换的性质在信号处理中的应用： 我们将通过大量的实例，展示傅里叶变换的各项性质如何帮助我们解决实际问题。例如，如何利用时移性质分析信号的延迟，如何利用卷积定理分析系统的输出，如何利用频移性质理解调制解调过程。 离散时间傅里叶变换 (DTFT) 和离散傅里叶变换 (DFT)： 针对离散信号，我们将介绍DTFT和DFT。特别地，我们将详细讲解DFT的计算及其在计算机上的实现（FFT算法的原理概述），这为数字信号处理奠定了基础。 功率谱密度与能量谱密度： 在频域中，我们将引入功率谱密度和能量谱密度，它们描述了信号能量或功率在不同频率上的分布情况，是信号特征分析的重要工具。 第四章：系统分析的利器——拉普拉斯变换与Z变换 拉普拉斯变换和Z变换是分析连续时间和离散时间系统的强大数学工具，它们能够简化微分方程和差分方程的求解，并提供对系统稳定性和频率响应的深刻洞察。 拉普拉斯变换： 我们将系统地介绍拉普拉斯变换的定义、性质（线性、时移、积分、微分、卷积定理等）以及它在求解线性常系数微分方程中的应用。我们将重点讲解收敛域的概念，理解其对系统分析的重要性。 拉普拉斯逆变换： 掌握了拉普拉斯变换，我们也需要学习如何从复频域回到时域，即拉普拉斯逆变换。我们将介绍部分分式展开法等常用的逆变换方法。 系统函数（传递函数）： 在拉普拉斯域中，我们引入系统函数（传递函数）的概念，它能够简洁地描述系统的输入输出关系，并成为分析系统频率响应和稳定性的核心。 Z变换： 针对离散时间系统，我们将介绍Z变换的定义、性质以及其在求解线性常系数差分方程中的应用。与拉普拉斯变换类似，我们将强调收敛域的重要性。 Z逆变换： 我们也将学习Z逆变换的方法，包括幂级数展开法和部分分式展开法。 离散时间系统函数： 在Z域中，我们将定义离散时间系统函数，并分析它与系统零极点、稳定性以及频率响应之间的关系。 零极点分析与系统响应： 我们将深入探讨系统函数中的零极点，理解它们如何决定系统的动态行为、稳定性以及对不同频率输入的响应特性。 第五章：系统响应与稳定性——动态行为的深入剖析 理解系统对不同输入信号的响应，并评估其长期行为的稳定性，是设计和应用系统的基础。 卷积积分与卷积和： 我们将从基本概念入手，详细讲解卷积积分（连续时间系统）和卷积和（离散时间系统）的定义、计算方法以及它们在描述系统输出与输入之间关系中的核心作用。我们将通过图解和实例，帮助读者理解卷积运算的本质。 单位冲激响应： 单位冲激响应是描述线性时不变系统动态特性的关键。我们将讲解如何通过单位冲激响应来计算任意输入信号下的系统输出，并分析不同系统冲激响应的特点。 单位阶跃响应： 单位阶跃响应描述了系统对一个突然施加的常数输入的响应。我们将分析单位阶跃响应的上升时间、过冲、稳定值等参数，并理解它们如何反映系统的性能。 系统稳定性判据： 我们将系统地介绍判断系统稳定性的各种方法，包括时域法（例如，根据冲激响应是否衰减）、频域法（例如，根据系统函数的极点位置）以及状态空间法。 状态空间分析： 对于更复杂的系统，状态空间分析提供了一种强大的建模和分析框架。我们将介绍状态向量、状态方程和输出方程，并分析如何利用状态空间方法来研究系统的稳定性、可控性和可观测性。 Lyapunov稳定性理论基础： 对于更严谨的稳定性分析，我们将简要介绍Lyapunov稳定性理论的核心思想，包括Lyapunov函数的使用，帮助读者理解如何从能量的角度来分析系统的稳定性。 第六章：实际应用与测试技术——理论的实践检验 本章将理论知识与实际工程应用紧密结合，介绍信号与系统分析在各种测试与测量场景下的具体运用。 信号发生器与示波器的使用： 我们将详细介绍常用的信号发生器（如函数信号发生器、任意波形发生器）和示波器（模拟示波器、数字示波器）的基本原理、操作方法以及在信号产生、观察和初步分析中的应用。 频谱分析仪： 频谱分析仪是观察和分析信号频率成分的强大工具。我们将介绍其工作原理、主要参数（如中心频率、带宽、分辨率带宽）以及如何利用它来测量信号的频谱特性。 网络分析仪： 网络分析仪用于测量电子器件或系统的频率响应特性。我们将讲解其基本测量原理（S参数、阻抗参数等），并介绍如何利用它来分析滤波器的通带、阻带、幅度衰减和相位响应。 逻辑分析仪： 对于数字信号的分析，逻辑分析仪是不可或缺的工具。我们将介绍其在采集、显示和分析数字信号时序、协议方面的应用。 嵌入式系统中的信号与系统： 我们将探讨在嵌入式系统设计中，如何运用信号与系统理论来分析和处理传感器信号、控制信号以及通信信号。 噪声分析与抑制： 噪声是信号测试中不可避免的干扰。我们将介绍不同类型的噪声（热噪声、散粒噪声等）及其产生机理，并探讨各种降噪技术，如滤波、平均、同步检测等。 系统辨识基础： 在实际工程中，有时我们并不知道系统的精确模型。本章将介绍系统辨识的基本概念和常用方法，如何通过对系统输入输出数据的观察来估计系统的模型参数。 测量中的误差分析： 任何测量都存在误差。我们将介绍系统误差和随机误差的概念，以及如何进行误差分析和不确定度评估，以提高测量结果的可靠性。 贯穿全书的特色： 理论与实践并重： 每章在介绍理论概念的同时，都辅以丰富的实例和图示，并引导读者思考实际应用场景。 循序渐进的难度： 从基础概念出发，逐步深入到复杂的理论和技术，确保不同背景的读者都能掌握。 强调分析思维： 不仅仅是提供解题方法，更重要的是培养读者分析和解决信号与系统问题的能力。 明确的章节目标： 每章开头明确本章的学习目标，便于读者进行学习规划。 丰富的练习与思考题： 章末的练习题和思考题旨在巩固所学知识，激发读者的探究精神。 本书适合电子信息、通信工程、自动化、仪器仪表等相关专业的高年级本科生、研究生，以及从事相关领域的工程技术人员阅读。通过对本书的学习，读者将能够深入理解信号与系统的基本原理，并具备将这些理论应用于实际工程问题分析和解决的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本关于数字信号处理的书籍简直是为我们这些在校学生量身定做的，内容讲解得深入浅出，即便是像我这种初次接触这门学科的人，也能很快抓住核心概念。它不仅仅罗列了大量的公式和理论，更重要的是，作者非常注重将抽象的数学模型与实际应用场景相结合。比如，在讲解傅里叶变换时，书中不仅详细推导了离散傅里叶变换的原理，还通过生动的案例展示了它在音频处理和图像压缩中的具体应用。我尤其欣赏的是，作者在阐述完一个复杂的算法后，总会附带一些启发性的思考题，这迫使我们不能仅仅停留在模仿书本例题的层面，而是要去主动探索和创新。书中的排版清晰明了，图示丰富且直观，这极大地减轻了阅读理解的负担。对于期末复习来说，这本书的结构安排也非常合理，每个章节的重点和难点都标注得清清楚楚，使得复习效率大大提高。这本书的价值绝不仅仅是一本教材，它更像是一位循循善诱的良师益友，引领我们稳健地踏入信号与系统分析的殿堂。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深工程师的角度来看，这本书在构建系统的理论基础和工程实践之间的桥梁方面做得尤为出色。很多基础教材往往只停留在“是什么”和“为什么”，但这本书更进一步探讨了“怎么做”以及“做不好怎么办”。比如，在讨论系统辨识这一块，它不仅介绍了经典的最小二乘法，还深入分析了在非线性、时变系统中使用这些方法的局限性，并引出了更先进的自适应滤波算法。这种前瞻性的视角对于我们这些需要面对复杂工业现场环境的专业人士来说非常宝贵。书中的案例分析往往基于真实世界的测量数据，使得理论不再是空中楼阁，而是可以被量化、被验证的工具。我发现，它对测量不确定度的评估和报告规范的讲解，非常贴合当前的国际标准，这对于编写规范的测试报告，确保工程结果的可信度，具有直接的指导作用。总的来说，它是一本兼具深度与广度，并紧密结合工业标准的优秀参考书。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我一开始担心这本“第二版”会不会只是简单地修补一下前一版的小错误，但事实证明，它在内容更新上非常及时和到位。在当代，许多新的测试标准和数字处理技术层出不穷，这本书显然跟上了时代的步伐。尤其让我眼前一亮的是，它引入了关于嵌入式系统进行实时信号处理的讨论，比如如何利用FPGA或高性能微控制器来加速滤波和频谱分析过程。这对于目前越来越流行的物联网（IoT）和边缘计算应用场景来说，是非常及时的知识补充。书中的代码示例（如果涉及的话，即便没有也通过对算法的描述体现了这一点）也非常注重效率和资源占用，这体现了作者对实际硬件资源的考量。它成功地将传统的信号理论与现代计算能力相结合，使得我们能够跳出传统的PC端处理思维，转向更高效的现场解决方案。对于希望将理论知识转化为实际嵌入式产品功能的研究人员来说，这本书提供了关键的理论支撑和工程思路。

评分☆☆☆☆☆

我花了大量时间寻找一本能够真正帮助我理解“测试技术”在现代工程领域中实际运作的书籍，而这本书的侧重点正好满足了我的需求。它没有将重点过度集中在理论推导上，而是花费了相当的篇幅来介绍各种传感器的工作原理、数据采集系统（DAQ）的架构以及误差分析的方法论。我特别喜欢其中关于噪声抑制和抗干扰措施的章节，这部分内容在实际的实验室工作中至关重要，但很多教科书往往一带而过。书中对不同类型测试设备（如示波器、频谱分析仪）的功能界限和适用场景做了详尽的比较，这对于我们进行实验设计、选择最优测试方案非常有指导意义。它的内容具有很强的实战性，读完后我感觉自己对如何构建一个可靠、精确的测量系统有了更清晰的认识，而不仅仅是停留在“测量”这个动作的表面。对于想从事硬件调试、自动化测试或者过程控制的朋友来说，这本书提供的实践指导价值是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，我必须为这本书的逻辑组织方式点赞。作者似乎非常理解初学者在面对庞大知识体系时的迷茫感，因此，全书的结构设计得极具层次感。它采取了一种“由宏观到微观，再由基础到高级”的递进方式。首先建立起整个信号采集和处理的系统框图概念，然后逐一深入到各个模块，比如采样定理、量化误差、滤波器的设计原则等。这种模块化的讲解方式使得知识点之间的关联性非常清晰，即便中途被打断阅读，也能很快找到自己中断的位置并重新建立上下文联系。此外，语言风格非常严谨，专业术语的定义准确无误，避免了因术语理解不清而导致的后续学习障碍。对于需要系统性学习这门课程的学生而言，这种清晰的脉络和严谨的叙事结构，无疑是确保学习效果的关键所在，它让学习过程变得有章可循，稳扎稳打。