信号与动态测量系统(工业和信息化部“十二五”规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李永新，吴健 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115364029

商品编码：29730052890

包装：平装

出版时间：2014-10-01

基本信息

书名：信号与动态测量系统(工业和信息化部“十二五”规划教材)

定价：58.00元

作者：李永新,吴健

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-10-01

ISBN：9787115364029

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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李永新、吴健编著的《信号与动态测量系统(21 世纪高等院校电气工程与自动化规划教材)》从动态测 量的角度系统介绍信号与线性系统的相关理论与知识 ，阐述信号与线性系统的关系。全书以减小动态测量 误差为基本出发点分析线性时不变系统，明确信号有 效频带、测量系统工作频带的概念，系统地阐明了工 程不失真测试条件，为设计和分析动态测控系统奠定 必要的理论基础。 全书共10章，主要内容包括信号与动态测量系统 的基本概念、建立测试系统数学模型的方法、线性时 不变测试系统的时域分析方法及其动态响应特性的时 域描述、基于傅里叶级数和傅里叶变换的信号频谱分 析和测试系统频域响应分析、基于拉普拉斯变换的线 性时不变测试系统复频域分析，还从数字仿真应用的 角度分析了离散时间系统的特性，讨论了数字仿真方 法，后介绍了改善测量系统动态特性以及进行动态 测量误差修正的方法等。 本书可作为测控类相关专业的教学用书，也可作 为选择、设计、分析和应用动态测量系统时的参考资 料。

目录

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章 概论 1.1 引言 1.2 信号的表达、分类及其特征描述 1.2.1 信号的表达方法 1.2.2 信号的分类 1.2.3 信号的特征描述 1.3 信号失真与动态测量误差 1.3.1 理想测量系统与信号相似 1.3.2 信号失真及其描述 1.3.3 动态测量与动态测量误差 1.4 测量系统的基本构成、分类及其数学模型 1.4.1 测量系统的基本功能单元 1.4.2 测量系统分类 1.4.3 测量系统的数学模型 1.5 实际动态测量中的信号 习题第2章 集中参数系统数学建模 2.1 引言 2.2 线性集中参数电路系统建模 2.3 线性集中参数机械系统建模 2.4 集中参数热力系统建模 2.5 仿真建模方法 2.6 微分算子与算子传递函数 2.7 连续时间系统数学模型表达形式的相互转换 2.7.1 状态方程模型转化为输入输出方程 2.7.2 输入输出方程转化为状态方程模型 2.8 离散时间系统的数学模型与数字仿真 2.8.1 线性时不变离散时间系统的数学模型 2.8.2 数字仿真引论 习题第3章 线性(测量)系统分析方法概论 3.1 测量系统分析的基本任务 3.2 连续时间系统响应的经典求法 3.2.1 系统响应与常微分方程解的对应关系 3.2.2 一阶系统响应求解 3.2.3 高阶系统响应求解 3.3 离散时间系统响应的求法 3.3.1 零输入响应求解 3.3.2 零状态响应求解 3.4 线性时不变系统的基本性质 3.4.1 线性时不变连续时间系统的基本性质 3.4.2 线性时不变离散时间系统的基本性质 3.5 线性时不变测量系统的工程分析方法 习题第4章 线性时不变(测量)系统时域分析 4.1 时域分析的基本信号 4.1.1 单位阶跃信号 4.1.2 单位冲激信号第5章 频域分析方法(傅里叶变换方法第6章 复频域分析方法(拉普拉斯变换方法第7章 动态测量系统综合分析第8章 离散时间系统分析与数字仿真第9章 动态特性补偿与动态误差修正0章 动态测量系统辨识概论参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《现代信号处理与系统分析导论》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个深入理解现代信号处理与系统分析领域的基础框架。在信息爆炸、数据驱动日益重要的今天，对信号进行有效提取、分析、变换和利用，以及对各类系统的动态行为进行精确建模和预测，已经成为工程技术、科学研究乃至日常生活中不可或缺的核心能力。本书侧重于概念的清晰阐述、理论的严谨推导以及实际应用的广泛覆盖，力求使读者在掌握基本原理的同时，也能体会到信号与系统分析在解决现实问题中的强大力量。 第一部分：信号的本质与表示 本部分将从信号的最基本概念出发，循序渐进地引导读者认识信号的多样性及其在不同领域的表现形式。我们将探讨信号的分类，例如连续信号与离散信号、周期信号与非周期信号、确定性信号与随机信号等，并分析它们各自的数学特性。 信号的数学描述： 引入描述信号的数学工具，包括函数、序列等。重点讲解如何用数学语言精确地刻画一个信号的瞬时值、能量、功率等重要属性。 傅里叶级数与傅里叶变换： 这是信号分析的核心工具。我们将深入讲解傅里叶级数如何将周期信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦分量的叠加，以及傅里叶变换如何将非周期信号扩展到频率域，揭示信号的频谱特性。本书将详细阐述傅里叶变换的物理意义、推导过程、性质（如线性、时移、频移、卷积定理等）及其在信号分析中的关键作用，如频谱分析、滤波器设计等。 拉普拉斯变换与Z变换： 针对连续时间和离散时间系统，本书将引入拉普拉斯变换和Z变换。拉普拉斯变换是分析连续时间信号和线性时不变（LTI）系统的有力工具，能够将微分方程转化为代数方程，简化分析过程。Z变换则是分析离散时间信号和离散时间LTI系统的关键，其性质与拉普拉斯变换有相似之处，但更适用于数字信号处理。我们将详细讲解这两种变换的定义、收敛域、性质以及它们在求解系统响应、稳定性分析等方面的应用。 其他重要的信号表示： 除了傅里叶变换等频域分析方法，我们还将介绍其他重要的信号表示技术，如希尔伯特变换、短时傅里叶变换（STFT）和时频分析的初步概念，以及如何在特定应用场景下选择最合适的信号表示方法。 第二部分：系统的特性与建模 本部分将聚焦于“系统”的概念，理解输入信号如何通过一个系统转换为输出信号，以及系统的各种特性对信号转换过程的影响。 系统的定义与分类： 明确系统的概念，即能够接收输入信号并产生输出信号的任意实体。我们将探讨系统的不同分类方式，例如线性系统与非线性系统、时不变系统与时变系统、因果系统与非因果系统、稳定系统与不稳定系统等，并给出判断系统特性的方法。 线性时不变（LTI）系统： LTI系统是信号与系统理论中的基石。本书将深入分析LTI系统的核心特性——叠加性和时不变性，以及它们如何在数学上得以体现。 卷积： 卷积是描述LTI系统输入与输出之间关系的数学运算。我们将详细讲解卷积的定义、计算方法（包括连续卷积和离散卷积），以及其在LTI系统分析中的核心地位，例如通过已知系统的冲激响应和输入信号计算输出信号。 系统函数与传递函数： 引入系统函数（Z域）和传递函数（S域）的概念。这些函数是描述LTI系统频率响应特性的重要工具，能够直观地展现系统在不同频率下的增益和相位变化。我们将学习如何利用系统函数/传递函数分析系统的极点和零点，判断系统的稳定性，并理解其在滤波器设计和系统辨识中的作用。 状态空间分析： 对于更复杂的系统，尤其是多输入多输出（MIMO）系统，传统基于输入输出的分析方法可能显得不足。本书将介绍状态空间分析方法，它通过一组一阶微分方程（连续系统）或差分方程（离散系统）来描述系统的内部状态，从而提供更全面的系统描述。我们将讲解状态向量、状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵以及它们在系统建模、分析和控制设计中的应用。 第三部分：现代信号处理技术 本部分将进一步拓展信号处理的视野，介绍一些现代、先进的信号处理技术及其应用。 数字信号处理（DSP）基础： 随着数字技术的发展，数字信号处理已经成为现代信号处理的主流。我们将介绍数字信号处理的基本流程，包括采样、量化、编码等。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： DFT是DFT在离散时间信号上的数学实现。FFT作为一种高效计算DFT的算法，极大地促进了数字信号处理的发展。我们将详细讲解DFT的性质，并重点介绍FFT算法的原理、优势及其在谱分析、滤波、相关计算等方面的广泛应用。 滤波器设计： 滤波器是信号处理中最重要的组成部分之一，用于去除信号中的噪声、提取特定频率成分或实现信号的整形。我们将介绍不同类型的滤波器，包括无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器，以及模拟滤波器和数字滤波器的设计方法，如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器等。 随机信号分析： 现实世界中的许多信号都带有随机性，如通信信号中的噪声、生物信号中的噪声等。本书将介绍随机信号的基本概念，如均值、自相关函数、功率谱密度等，并讲解如何利用这些工具来描述和分析随机信号的特性。 自适应信号处理： 在信号环境不断变化的情况下，自适应信号处理技术应运而生。本书将介绍自适应滤波器（如LMS算法）的基本原理，以及它们在噪声消除、回声消除、信道均衡等方面的应用。 小波分析初步： 介绍小波分析作为一种更精细的信号时频分析工具，能够同时提供信号在时间和频率上的局部信息，适用于处理非平稳信号。 第四部分：动态测量系统的分析与设计 本部分将把信号与系统分析的理论知识应用于具体的动态测量系统，探讨如何对这些系统进行建模、分析和优化。 动态测量系统的基本模型： 阐述动态测量系统可以看作是一个输入（被测物理量）到输出（测量仪表读数）的信号处理系统。我们将分析构成动态测量系统的各个环节，如传感器、信号调理电路、数据采集系统、显示与记录设备等。 动态特性的表征： 详细讲解动态测量系统的关键动态特性，如灵敏度、响应时间、动态范围、频率响应、相位响应、暂态响应（如过冲、衰减时间）等。我们将学习如何通过实验和数学建模来确定这些特性。 系统辨识： 当系统的精确模型未知时，系统辨识技术能够利用测量到的输入输出数据来估计系统的数学模型。本书将介绍一些基本的系统辨识方法，并探讨其在动态测量系统建模中的应用。 噪声与干扰的分析与抑制： 动态测量过程中，噪声和干扰是影响测量精度的重要因素。我们将分析不同类型的噪声（如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声）和干扰（如电磁干扰、接地回路干扰）的来源及其对信号的影响，并介绍有效的噪声抑制技术，如滤波、差分测量、屏蔽、接地等。 数据采集与处理： 深入探讨数据采集系统的设计要点，包括采样率的选择、量化精度、抗混叠滤波器的设计等。同时，讲解如何利用前述的信号处理技术对采集到的原始数据进行预处理、特征提取和后处理，以获得准确可靠的测量结果。 典型动态测量系统的案例分析： 结合实际的动态测量应用场景，如温度测量、压力测量、位移测量、振动测量等，进行案例分析。通过分析这些系统的信号流程、动态特性和可能存在的问题，强化读者对理论知识的应用理解。 本书特点： 系统性与全面性： 覆盖了信号与系统分析的基础理论、核心工具以及现代信号处理和动态测量系统分析的关键技术。 理论与实践相结合： 在严谨推导理论知识的同时，注重解释其物理意义，并结合大量实例说明其在工程实际中的应用。 循序渐进的学习路径： 从基本的信号概念到复杂的系统模型，再到先进的信号处理技术和应用，为读者构建了清晰的学习脉络。 强调核心概念的理解： 突出对傅里叶变换、卷积、系统函数、状态空间等核心概念的深入讲解，帮助读者建立坚实的理论基础。 面向工程应用： 旨在培养读者运用信号与系统分析的知识来解决实际工程问题的能力，特别是在动态测量系统设计与分析领域。 本书适合高等院校电子信息工程、自动化、通信工程、仪器仪表等相关专业的学生阅读，也可作为从事相关领域研究和工程技术的专业人员的参考书。通过学习本书，读者将能够更深入地理解信号与系统的奥秘，并掌握分析和设计各类动态测量系统的基本方法。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例分析部分简直是工程实践的宝典，远超我预期的丰富程度。我记得在学习关于系统辨识和参数估计的那一章时，我原本以为会是一堆标准化的教科书例子，但作者竟然引入了几个来自不同工业现场的真实数据片段进行讲解。例如，如何从带有严重环境干扰的振动信号中提取出机械部件的固有频率，书中给出的建模和迭代求解过程，步骤清晰，逻辑严密。更让人惊喜的是，作者还探讨了在数据量有限或存在测量误差的情况下，如何利用贝叶斯方法对不确定性进行量化处理，这一点在很多同类教材中是被忽略的。这些鲜活的案例，让我能够立刻将书中学到的知识映射到我目前正在进行的项目中，极大地缩短了理论转化为实际操作的“学习曲线”。可以说，这本书更像是一位经验丰富、手把手的行业前辈，而不是一本冷冰冰的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

我之前接触过不少信号处理和系统动态方面的教材，很多要么过于侧重理论的堆砌，公式推导冗长得让人望而却步，要么就是为了追求“应用性”而牺牲了理论的深度，导致学到的东西浮于表面，一遇到实际问题就束手无策。然而，这本书真正做到了在深度和广度之间找到一个完美的平衡点。它的理论阐述是扎实的，没有回避那些关键的数学基础，但同时，作者在讲解每一个数学模型时，都会紧密结合现实世界中的工程实例进行剖析。比如，在讨论滤波器的设计时，它不仅仅停留在Z变换和频域分析上，而是详细对比了IIR和FIR滤波器在不同噪声环境下对实际传感器数据处理的优劣，这种“知其然并知其所以然”的教学方式，极大地提升了读者的分析和决策能力。我个人特别欣赏其中关于时域与频域相互转化的论述，那种行云流水般的切换，让人清晰地感受到信号在不同维度下所蕴含的信息本质，这对于优化我们的实时监测算法至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这套书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面配色大胆而又不失专业感，那种深邃的蓝色调与醒目的橙色标题形成了强烈的视觉冲击，让人在书架上很容易被它吸引。内页的纸张质感也相当不错，触感细腻，印刷清晰，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到过分疲劳。更值得称赞的是，编排的逻辑性极强，章节的过渡非常自然流畅，仿佛有一条无形的线索牵引着读者从基础概念逐步深入到复杂的系统分析。例如，在介绍某一核心算法时，作者不仅给出了详尽的数学推导，还配上了精心绘制的流程图和结构图，让抽象的理论瞬间变得具象化，这对于我们这种需要将理论应用于实际工程的读者来说，简直是福音。此外，书中的插图和图表设计也非常考究，它们不仅仅是装饰，更是帮助理解复杂概念的关键辅助工具，每一个细节都体现了作者对教学质量的极致追求。整体而言，这本书的实体呈现，从触感到视觉，都传递出一种严谨而又不失亲和力的学术氛围，让人愿意捧读，并期待在其中汲取知识的养分。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的行文风格展现出一种成熟学者的沉稳与对初学者的体贴兼备。它的语言组织极为精准，避免了晦涩难懂的行话堆砌，力求用最简洁、最精确的语言描述复杂的物理现象和数学关系。在某些需要高度概括性的地方，作者会使用精炼的总结性陈述来加深读者的印象，比如对“维纳滤波”核心思想的概括，寥寥数语便抓住了其精髓。而在讲解那些容易混淆的概念时，例如“系统响应”与“系统特性”的区别，它会用对比和类比的手法，辅以恰到好处的类比，确保读者不会在术语的泥潭中迷失方向。这种平衡感把握得非常好，它既能满足高阶研究者对准确性的苛求，也能让刚踏入这个领域的学生感到友好和鼓舞，不会因为开篇的难度而产生畏难情绪，阅读起来是一种非常顺畅的“心流”体验。

评分☆☆☆☆☆

从教学法的角度来看，这本书的结构设计充分考虑了知识的系统性和递进性，明显是经过了长期的教学实践检验的结晶。它没有将所有复杂的工具一次性抛给读者，而是采取了“模块化”的教学策略。第一部分构建基础框架，第二部分深入核心算法，第三部分则聚焦于现代处理技术，这种分层的结构使得学习者可以根据自己的需求和进度进行选择性学习，但同时，每一模块的知识点之间又紧密相连，确保知识体系的完整性。我注意到，作者在每章的末尾都设置了“思考与拓展”部分，这些问题往往不是简单的知识点复述，而是开放性的、需要综合运用多章节知识才能解答的综合题，这极大地激发了读者的批判性思维和主动探索的欲望。这本书不仅仅是传授“如何做”，更重要的是引导我们思考“为什么这样做”以及“有没有更好的方法”，对于培养未来系统工程师的创新能力，具有深远的指导意义。