信號與動態測量係統(工業和信息化部“十二五”規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李永新，吳健 著

圖書標籤:

• 信號與係統
• 動態測量
• 傳感器
• 儀錶
• 工業控製
• 自動化
• 測試技術
• 數據采集
• 信息技術
• 計量技術

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115364029

商品編碼：29730052890

包裝：平裝

齣版時間：2014-10-01

基本信息

書名：信號與動態測量係統(工業和信息化部“十二五”規劃教材)

定價：58.00元

作者：李永新,吳健

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2014-10-01

ISBN：9787115364029

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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李永新、吳健編著的《信號與動態測量係統(21 世紀高等院校電氣工程與自動化規劃教材)》從動態測 量的角度係統介紹信號與綫性係統的相關理論與知識 ，闡述信號與綫性係統的關係。全書以減小動態測量 誤差為基本齣發點分析綫性時不變係統，明確信號有 效頻帶、測量係統工作頻帶的概念，係統地闡明瞭工 程不失真測試條件，為設計和分析動態測控係統奠定 必要的理論基礎。 全書共10章，主要內容包括信號與動態測量係統 的基本概念、建立測試係統數學模型的方法、綫性時 不變測試係統的時域分析方法及其動態響應特性的時 域描述、基於傅裏葉級數和傅裏葉變換的信號頻譜分 析和測試係統頻域響應分析、基於拉普拉斯變換的綫 性時不變測試係統復頻域分析，還從數字仿真應用的 角度分析瞭離散時間係統的特性，討論瞭數字仿真方 法，後介紹瞭改善測量係統動態特性以及進行動態 測量誤差修正的方法等。 本書可作為測控類相關專業的教學用書，也可作 為選擇、設計、分析和應用動態測量係統時的參考資 料。

目錄

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章 概論 1.1 引言 1.2 信號的錶達、分類及其特徵描述 1.2.1 信號的錶達方法 1.2.2 信號的分類 1.2.3 信號的特徵描述 1.3 信號失真與動態測量誤差 1.3.1 理想測量係統與信號相似 1.3.2 信號失真及其描述 1.3.3 動態測量與動態測量誤差 1.4 測量係統的基本構成、分類及其數學模型 1.4.1 測量係統的基本功能單元 1.4.2 測量係統分類 1.4.3 測量係統的數學模型 1.5 實際動態測量中的信號 習題第2章 集中參數係統數學建模 2.1 引言 2.2 綫性集中參數電路係統建模 2.3 綫性集中參數機械係統建模 2.4 集中參數熱力係統建模 2.5 仿真建模方法 2.6 微分算子與算子傳遞函數 2.7 連續時間係統數學模型錶達形式的相互轉換 2.7.1 狀態方程模型轉化為輸入輸齣方程 2.7.2 輸入輸齣方程轉化為狀態方程模型 2.8 離散時間係統的數學模型與數字仿真 2.8.1 綫性時不變離散時間係統的數學模型 2.8.2 數字仿真引論 習題第3章 綫性(測量)係統分析方法概論 3.1 測量係統分析的基本任務 3.2 連續時間係統響應的經典求法 3.2.1 係統響應與常微分方程解的對應關係 3.2.2 一階係統響應求解 3.2.3 高階係統響應求解 3.3 離散時間係統響應的求法 3.3.1 零輸入響應求解 3.3.2 零狀態響應求解 3.4 綫性時不變係統的基本性質 3.4.1 綫性時不變連續時間係統的基本性質 3.4.2 綫性時不變離散時間係統的基本性質 3.5 綫性時不變測量係統的工程分析方法 習題第4章 綫性時不變(測量)係統時域分析 4.1 時域分析的基本信號 4.1.1 單位階躍信號 4.1.2 單位衝激信號第5章 頻域分析方法(傅裏葉變換方法第6章 復頻域分析方法(拉普拉斯變換方法第7章 動態測量係統綜閤分析第8章 離散時間係統分析與數字仿真第9章 動態特性補償與動態誤差修正0章 動態測量係統辨識概論參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《現代信號處理與係統分析導論》 內容簡介： 本書旨在為讀者提供一個深入理解現代信號處理與係統分析領域的基礎框架。在信息爆炸、數據驅動日益重要的今天，對信號進行有效提取、分析、變換和利用，以及對各類係統的動態行為進行精確建模和預測，已經成為工程技術、科學研究乃至日常生活中不可或缺的核心能力。本書側重於概念的清晰闡述、理論的嚴謹推導以及實際應用的廣泛覆蓋，力求使讀者在掌握基本原理的同時，也能體會到信號與係統分析在解決現實問題中的強大力量。 第一部分：信號的本質與錶示 本部分將從信號的最基本概念齣發，循序漸進地引導讀者認識信號的多樣性及其在不同領域的錶現形式。我們將探討信號的分類，例如連續信號與離散信號、周期信號與非周期信號、確定性信號與隨機信號等，並分析它們各自的數學特性。 信號的數學描述： 引入描述信號的數學工具，包括函數、序列等。重點講解如何用數學語言精確地刻畫一個信號的瞬時值、能量、功率等重要屬性。 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 這是信號分析的核心工具。我們將深入講解傅裏葉級數如何將周期信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加，以及傅裏葉變換如何將非周期信號擴展到頻率域，揭示信號的頻譜特性。本書將詳細闡述傅裏葉變換的物理意義、推導過程、性質（如綫性、時移、頻移、捲積定理等）及其在信號分析中的關鍵作用，如頻譜分析、濾波器設計等。 拉普拉斯變換與Z變換： 針對連續時間和離散時間係統，本書將引入拉普拉斯變換和Z變換。拉普拉斯變換是分析連續時間信號和綫性時不變（LTI）係統的有力工具，能夠將微分方程轉化為代數方程，簡化分析過程。Z變換則是分析離散時間信號和離散時間LTI係統的關鍵，其性質與拉普拉斯變換有相似之處，但更適用於數字信號處理。我們將詳細講解這兩種變換的定義、收斂域、性質以及它們在求解係統響應、穩定性分析等方麵的應用。 其他重要的信號錶示： 除瞭傅裏葉變換等頻域分析方法，我們還將介紹其他重要的信號錶示技術，如希爾伯特變換、短時傅裏葉變換（STFT）和時頻分析的初步概念，以及如何在特定應用場景下選擇最閤適的信號錶示方法。 第二部分：係統的特性與建模 本部分將聚焦於“係統”的概念，理解輸入信號如何通過一個係統轉換為輸齣信號，以及係統的各種特性對信號轉換過程的影響。 係統的定義與分類： 明確係統的概念，即能夠接收輸入信號並産生輸齣信號的任意實體。我們將探討係統的不同分類方式，例如綫性係統與非綫性係統、時不變係統與時變係統、因果係統與非因果係統、穩定係統與不穩定係統等，並給齣判斷係統特性的方法。 綫性時不變（LTI）係統： LTI係統是信號與係統理論中的基石。本書將深入分析LTI係統的核心特性——疊加性和時不變性，以及它們如何在數學上得以體現。 捲積： 捲積是描述LTI係統輸入與輸齣之間關係的數學運算。我們將詳細講解捲積的定義、計算方法（包括連續捲積和離散捲積），以及其在LTI係統分析中的核心地位，例如通過已知係統的衝激響應和輸入信號計算輸齣信號。 係統函數與傳遞函數： 引入係統函數（Z域）和傳遞函數（S域）的概念。這些函數是描述LTI係統頻率響應特性的重要工具，能夠直觀地展現係統在不同頻率下的增益和相位變化。我們將學習如何利用係統函數/傳遞函數分析係統的極點和零點，判斷係統的穩定性，並理解其在濾波器設計和係統辨識中的作用。 狀態空間分析： 對於更復雜的係統，尤其是多輸入多輸齣（MIMO）係統，傳統基於輸入輸齣的分析方法可能顯得不足。本書將介紹狀態空間分析方法，它通過一組一階微分方程（連續係統）或差分方程（離散係統）來描述係統的內部狀態，從而提供更全麵的係統描述。我們將講解狀態嚮量、狀態矩陣、輸入矩陣、輸齣矩陣以及它們在係統建模、分析和控製設計中的應用。 第三部分：現代信號處理技術 本部分將進一步拓展信號處理的視野，介紹一些現代、先進的信號處理技術及其應用。 數字信號處理（DSP）基礎： 隨著數字技術的發展，數字信號處理已經成為現代信號處理的主流。我們將介紹數字信號處理的基本流程，包括采樣、量化、編碼等。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： DFT是DFT在離散時間信號上的數學實現。FFT作為一種高效計算DFT的算法，極大地促進瞭數字信號處理的發展。我們將詳細講解DFT的性質，並重點介紹FFT算法的原理、優勢及其在譜分析、濾波、相關計算等方麵的廣泛應用。 濾波器設計： 濾波器是信號處理中最重要的組成部分之一，用於去除信號中的噪聲、提取特定頻率成分或實現信號的整形。我們將介紹不同類型的濾波器，包括無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器，以及模擬濾波器和數字濾波器的設計方法，如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器等。 隨機信號分析： 現實世界中的許多信號都帶有隨機性，如通信信號中的噪聲、生物信號中的噪聲等。本書將介紹隨機信號的基本概念，如均值、自相關函數、功率譜密度等，並講解如何利用這些工具來描述和分析隨機信號的特性。 自適應信號處理： 在信號環境不斷變化的情況下，自適應信號處理技術應運而生。本書將介紹自適應濾波器（如LMS算法）的基本原理，以及它們在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等方麵的應用。 小波分析初步： 介紹小波分析作為一種更精細的信號時頻分析工具，能夠同時提供信號在時間和頻率上的局部信息，適用於處理非平穩信號。 第四部分：動態測量係統的分析與設計 本部分將把信號與係統分析的理論知識應用於具體的動態測量係統，探討如何對這些係統進行建模、分析和優化。 動態測量係統的基本模型： 闡述動態測量係統可以看作是一個輸入（被測物理量）到輸齣（測量儀錶讀數）的信號處理係統。我們將分析構成動態測量係統的各個環節，如傳感器、信號調理電路、數據采集係統、顯示與記錄設備等。 動態特性的錶徵： 詳細講解動態測量係統的關鍵動態特性，如靈敏度、響應時間、動態範圍、頻率響應、相位響應、暫態響應（如過衝、衰減時間）等。我們將學習如何通過實驗和數學建模來確定這些特性。 係統辨識： 當係統的精確模型未知時，係統辨識技術能夠利用測量到的輸入輸齣數據來估計係統的數學模型。本書將介紹一些基本的係統辨識方法，並探討其在動態測量係統建模中的應用。 噪聲與乾擾的分析與抑製： 動態測量過程中，噪聲和乾擾是影響測量精度的重要因素。我們將分析不同類型的噪聲（如熱噪聲、散粒噪聲、閃爍噪聲）和乾擾（如電磁乾擾、接地迴路乾擾）的來源及其對信號的影響，並介紹有效的噪聲抑製技術，如濾波、差分測量、屏蔽、接地等。 數據采集與處理： 深入探討數據采集係統的設計要點，包括采樣率的選擇、量化精度、抗混疊濾波器的設計等。同時，講解如何利用前述的信號處理技術對采集到的原始數據進行預處理、特徵提取和後處理，以獲得準確可靠的測量結果。 典型動態測量係統的案例分析： 結閤實際的動態測量應用場景，如溫度測量、壓力測量、位移測量、振動測量等，進行案例分析。通過分析這些係統的信號流程、動態特性和可能存在的問題，強化讀者對理論知識的應用理解。 本書特點： 係統性與全麵性： 覆蓋瞭信號與係統分析的基礎理論、核心工具以及現代信號處理和動態測量係統分析的關鍵技術。 理論與實踐相結閤： 在嚴謹推導理論知識的同時，注重解釋其物理意義，並結閤大量實例說明其在工程實際中的應用。 循序漸進的學習路徑： 從基本的信號概念到復雜的係統模型，再到先進的信號處理技術和應用，為讀者構建瞭清晰的學習脈絡。 強調核心概念的理解： 突齣對傅裏葉變換、捲積、係統函數、狀態空間等核心概念的深入講解，幫助讀者建立堅實的理論基礎。 麵嚮工程應用： 旨在培養讀者運用信號與係統分析的知識來解決實際工程問題的能力，特彆是在動態測量係統設計與分析領域。 本書適閤高等院校電子信息工程、自動化、通信工程、儀器儀錶等相關專業的學生閱讀，也可作為從事相關領域研究和工程技術的專業人員的參考書。通過學習本書，讀者將能夠更深入地理解信號與係統的奧秘，並掌握分析和設計各類動態測量係統的基本方法。

評分☆☆☆☆☆

這本書的案例分析部分簡直是工程實踐的寶典，遠超我預期的豐富程度。我記得在學習關於係統辨識和參數估計的那一章時，我原本以為會是一堆標準化的教科書例子，但作者竟然引入瞭幾個來自不同工業現場的真實數據片段進行講解。例如，如何從帶有嚴重環境乾擾的振動信號中提取齣機械部件的固有頻率，書中給齣的建模和迭代求解過程，步驟清晰，邏輯嚴密。更讓人驚喜的是，作者還探討瞭在數據量有限或存在測量誤差的情況下，如何利用貝葉斯方法對不確定性進行量化處理，這一點在很多同類教材中是被忽略的。這些鮮活的案例，讓我能夠立刻將書中學到的知識映射到我目前正在進行的項目中，極大地縮短瞭理論轉化為實際操作的“學習麯綫”。可以說，這本書更像是一位經驗豐富、手把手的行業前輩，而不是一本冷冰冰的參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

我之前接觸過不少信號處理和係統動態方麵的教材，很多要麼過於側重理論的堆砌，公式推導冗長得讓人望而卻步，要麼就是為瞭追求“應用性”而犧牲瞭理論的深度，導緻學到的東西浮於錶麵，一遇到實際問題就束手無策。然而，這本書真正做到瞭在深度和廣度之間找到一個完美的平衡點。它的理論闡述是紮實的，沒有迴避那些關鍵的數學基礎，但同時，作者在講解每一個數學模型時，都會緊密結閤現實世界中的工程實例進行剖析。比如，在討論濾波器的設計時，它不僅僅停留在Z變換和頻域分析上，而是詳細對比瞭IIR和FIR濾波器在不同噪聲環境下對實際傳感器數據處理的優劣，這種“知其然並知其所以然”的教學方式，極大地提升瞭讀者的分析和決策能力。我個人特彆欣賞其中關於時域與頻域相互轉化的論述，那種行雲流水般的切換，讓人清晰地感受到信號在不同維度下所蘊含的信息本質，這對於優化我們的實時監測算法至關重要。

評分☆☆☆☆☆

從教學法的角度來看，這本書的結構設計充分考慮瞭知識的係統性和遞進性，明顯是經過瞭長期的教學實踐檢驗的結晶。它沒有將所有復雜的工具一次性拋給讀者，而是采取瞭“模塊化”的教學策略。第一部分構建基礎框架，第二部分深入核心算法，第三部分則聚焦於現代處理技術，這種分層的結構使得學習者可以根據自己的需求和進度進行選擇性學習，但同時，每一模塊的知識點之間又緊密相連，確保知識體係的完整性。我注意到，作者在每章的末尾都設置瞭“思考與拓展”部分，這些問題往往不是簡單的知識點復述，而是開放性的、需要綜閤運用多章節知識纔能解答的綜閤題，這極大地激發瞭讀者的批判性思維和主動探索的欲望。這本書不僅僅是傳授“如何做”，更重要的是引導我們思考“為什麼這樣做”以及“有沒有更好的方法”，對於培養未來係統工程師的創新能力，具有深遠的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這套書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，封麵配色大膽而又不失專業感，那種深邃的藍色調與醒目的橙色標題形成瞭強烈的視覺衝擊，讓人在書架上很容易被它吸引。內頁的紙張質感也相當不錯，觸感細膩，印刷清晰，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到過分疲勞。更值得稱贊的是，編排的邏輯性極強，章節的過渡非常自然流暢，仿佛有一條無形的綫索牽引著讀者從基礎概念逐步深入到復雜的係統分析。例如，在介紹某一核心算法時，作者不僅給齣瞭詳盡的數學推導，還配上瞭精心繪製的流程圖和結構圖，讓抽象的理論瞬間變得具象化，這對於我們這種需要將理論應用於實際工程的讀者來說，簡直是福音。此外，書中的插圖和圖錶設計也非常考究，它們不僅僅是裝飾，更是幫助理解復雜概念的關鍵輔助工具，每一個細節都體現瞭作者對教學質量的極緻追求。整體而言，這本書的實體呈現，從觸感到視覺，都傳遞齣一種嚴謹而又不失親和力的學術氛圍，讓人願意捧讀，並期待在其中汲取知識的養分。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的行文風格展現齣一種成熟學者的沉穩與對初學者的體貼兼備。它的語言組織極為精準，避免瞭晦澀難懂的行話堆砌，力求用最簡潔、最精確的語言描述復雜的物理現象和數學關係。在某些需要高度概括性的地方，作者會使用精煉的總結性陳述來加深讀者的印象，比如對“維納濾波”核心思想的概括，寥寥數語便抓住瞭其精髓。而在講解那些容易混淆的概念時，例如“係統響應”與“係統特性”的區彆，它會用對比和類比的手法，輔以恰到好處的類比，確保讀者不會在術語的泥潭中迷失方嚮。這種平衡感把握得非常好，它既能滿足高階研究者對準確性的苛求，也能讓剛踏入這個領域的學生感到友好和鼓舞，不會因為開篇的難度而産生畏難情緒，閱讀起來是一種非常順暢的“心流”體驗。