电子测量技术基础

电子测量技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:东南大学出版社(南京东南大学出版社)
作者:杨吉祥 编
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:
价格:34.50元
装帧:
isbn号码:9787810504911
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具体描述

本书系全国高等学校电子信息类专业“九五”规划部级重点教材。书中主要讲述各种电信号、电子元器件及网络参数以及数字系统的测试原理和测量方法。具体内容包括:误差理论和数据处理,电压和电流测量,时间和频率测量,信号源,信号波形的显示和测量,信号分析,逻辑分析仪,电子元器件及网络参数测量,仪器总线及虚拟仪器等。本书可作“电子测量原理”或“电子仪器”课程的教材。

读者对象:电子类及信息类各专业的师生和相关工程技术人员。

跨越藩篱:现代控制理论在复杂系统中的应用与展望 图书信息: 暂定书名为《跨越藩篱:现代控制理论在复杂系统中的应用与展望》 目标读者: 本书面向对象是具备一定数学基础(微积分、线性代数、常微分方程基础知识),对自动控制原理有初步了解的工程技术人员、研究生、高年级本科生,以及希望将先进控制理论应用于实际工程问题(如航空航天、机器人、智能电网、生物医学工程)的研究人员。 --- 内容提要与核心价值 本书旨在深入剖析现代控制理论如何应对传统方法难以解决的、具有高维度、非线性和不确定性的复杂系统挑战。我们不再局限于经典的反馈回路设计,而是将视角扩展到时滞系统、多智能体协作、强耦合非线性动力学等前沿领域。全书结构紧凑,理论推导严谨,并配以丰富的工程案例,力求实现理论深度与实践广度的完美结合。 第一部分:复杂系统建模与现代控制的理论基石重塑 (约占全书25%) 本部分侧重于对传统建模方法的局限性进行批判性审视,并引入描述复杂系统行为所需的数学工具。 第一章:复杂系统的特征与挑战 详细阐述何为“复杂系统”——从简单的非线性系统到具有涌现现象的自组织系统。重点分析复杂系统固有的特性:高维性、参数不确定性、结构动态变化、时滞效应以及多尺度现象。对比传统PID和状态反馈控制在处理这些挑战时的内在瓶颈,明确引入现代控制理论的必要性。 第二章:状态空间方法的深化与扩展 深入探讨状态空间表示法在处理大规模系统时的挑战(如维数灾难)。引入奇异摄动理论(Singular Perturbation Theory)用于处理快慢子系统耦合问题,以及林萨夫方程(Riccati Equation)的推广形式在稳定性和最优性分析中的应用。强调如何利用系统矩阵的结构性质(如能控性和能观测性)来简化高维模型的有效降阶。 第三章:时滞系统的建模与稳定性分析 时滞是工程实践中普遍存在的现象,严重影响系统稳定性。本章专门讨论带有纯滞后(Delay)或分布滞后(Distributed Delay)系统的状态空间描述。核心内容包括特征根轨迹法(Characteristic Equation Analysis)在判别有限维时滞系统稳定性中的应用,以及小林-克拉索夫不等式(Krasovskii Functionals)在证明稳定性时的构造方法。 --- 第二部分:鲁棒性与最优化的前沿探索 (约占全书35%) 本部分是现代控制理论的核心体现,专注于设计能够在不确定性下保持性能的控制器,并实现性能指标的最优化。 第四章:H$infty$ 控制理论:应对外部干扰与模型误差 本书将H$infty$控制理论的讲解提升到全新的高度。不仅介绍经典的三角不等式求解方法,更侧重于状态反馈与输出反馈H$infty$控制器的设计。深入剖析如何通过加权函数(Weighting Functions)的选择,在性能(误差抑制)和稳定性裕度之间进行精确的权衡。附带针对模态结构不明确的系统的模态分解与H$infty$综合设计实例。 第五章:LMI技术:凸优化在控制设计中的威力 线性矩阵不等式(LMI)是连接理论与计算的桥梁。本章详细讲解如何将复杂的非线性或不确定性控制问题(如状态依赖的切换系统稳定性、多面体不确定系统的鲁棒镇定)转化为标准的LMI问题。提供使用标准优化求解器(如SeDuMi, SDPT3)进行控制器参数计算的流程图解,突出其在复杂约束条件下的普适性。 第六章:模型预测控制(MPC)的深入应用 MPC作为一种强大的在线优化控制策略,是应对约束和非线性系统的关键。本书将MPC的理论基础(滚动时域优化)与实际工程中的难点相结合。重点讲解线性和非线性MPC(NMPC)的区别,以及梯形法、伪谱法在NMPC中求解实时优化问题的效率比较。特别关注MPC在处理输入饱和和状态约束时的显式求解(如Piecewise Affine方法)策略。 --- 第三部分:适应性、智能与分布式控制的前沿拓展 (约占全书30%) 本部分关注系统参数时变、控制目标动态变化,以及多主体协作下的分布式决策问题,是未来工业4.0和自主系统的基础。 第七章:自适应控制:参数辨识与在线重构 针对系统模型参数未知或随时间变化的场景,本书深入探讨基于误差反馈的自适应律设计。重点讲解梯度自适应法和基于Lyapunov函数的鲁棒自适应控制(MRAC),后者如何通过引入“$sigma$-修改项”来确保系统在存在有界外部扰动和挂载效应(Parasitic Effects)时的稳定性。 第八章:网络化控制系统(NCS)的挑战 网络延迟、数据丢包和网络拥塞是NCS面临的核心问题。本章分析了如何将随机过程引入到控制设计中,例如随机系统理论在处理丢包问题上的应用。介绍事件触发控制(Event-Triggered Control)的设计思想,旨在减少网络通信频率,从而提高控制系统的资源利用率。 第九章:多智能体系统(MAS)的分布式协同控制 在无人机集群、分布式机器人等应用中,协同控制至关重要。本章从图论和代数图拉普拉斯算子的角度出发,详细阐述一致性算法(Consensus Algorithm)的收敛性证明。深入探讨如何在分布式框架下实现分布式最优控制,即每个智能体仅依赖本地信息和邻居信息来优化全局目标函数。 --- 第四部分:工程实践与未来趋势(约占全书10%) 第十章:先进控制方法的案例仿真与实物验证 本书不提供纯粹的理论综述,而是通过详细的仿真步骤(使用MATLAB/Simulink或Python/CasADi)展示如何实现H$infty$控制器在三轴稳定平台上的鲁棒镇定,以及MPC算法在高速列车运行中的能耗优化。最后展望如强化学习(RL)与传统控制理论的融合,以及量子控制在超精密器件中的潜在角色。 --- 读者收获 通过系统学习本书内容,读者将不再满足于对经典控制方法的浅尝辄止,而是能够: 1. 精确建模: 识别复杂工程系统中的非线性、时滞和不确定性元素,并选择恰当的数学工具进行描述。 2. 设计鲁棒策略: 掌握基于LMI和H$infty$理论的控制器综合设计,确保系统在实际运行环境中的性能指标不下降。 3. 解决约束优化: 熟练应用MPC解决资源受限下的最优控制问题。 4. 应对动态环境: 为时变系统和分布式协作系统设计具备自适应和协同能力的控制律。 本书以严谨的数学推导为基础,同时高度重视工程可实现性,是控制理论学习者向解决“硬骨头”问题迈进的必备参考。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的,那种冷峻的蓝色调,加上一个抽象的电路板图案,一下子就让人觉得这是本硬核的专业书籍。翻开扉页,作者的名字映入眼帘,感觉是个深耕这一领域多年的专家,字里行间透着一股严谨的气息。我本来对电子测量技术了解不多,只是觉得它听起来像是万物互联时代不可或缺的基础,所以抱着学习的心态来接触这本书。书本的装订质量很不错,纸张也够厚实,拿在手里有分量,不像有些书轻飘飘的。我个人比较喜欢这种有质感的书,感觉更能沉下心来阅读。第一章的内容,我感觉是在给一个宏观的框架,像是要带我们进入一个全新的世界,描述了电子测量的定义、重要性以及发展历史,让我对这个领域有了一个初步的认识,不再是模糊的概念。作者在介绍这些基本概念时,并没有直接枯燥地罗列定义,而是穿插了一些实际应用场景的描述,比如它在工业自动化、科学研究、医疗器械等方面的作用,这样一来,就显得不那么“空中楼阁”了,而是能和我们现实生活产生一些联系,我感觉这一点做得很好,能激发我的阅读兴趣。虽然只是第一章,但已经让我觉得这本书的内容会很扎实,不仅仅是理论的堆砌,更注重实际应用和价值的体现。我期待后续章节能够更深入地讲解具体的测量仪器和方法,能够让我真正掌握一些实用的知识。

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这本书的章节安排,我觉得是按照一个非常清晰的逻辑顺序展开的,这一点对于初学者来说简直是福音。作者在讲解每一个测量原理之前,都会先引入一些相关的背景知识,就像是在铺垫一样,把读者一步步引导进去。我尤其喜欢他在讲解示波器的那部分,没有直接跳到复杂的波形分析,而是先从示波器的基本组成、工作原理讲起,甚至还详细介绍了不同类型的示波器,比如模拟示波器和数字示波器,它们各自的优缺点是什么,在什么场景下更适合使用。然后才慢慢过渡到如何使用示波器观察和测量各种电信号,比如电压、频率、周期等等。而且,作者在讲解过程中,并没有回避一些技术细节,比如阻抗匹配、信号衰减这些概念,但他会用很直观的比喻或者图示来解释,让我这个非科班出身的人也能理解其中的道理。举个例子,他在解释“噪声”的时候,就把它比作收音机里的杂音,一下子就明白是什么意思了。还有就是,书里面有很多插图,各种仪器设备的示意图,原理框图,以及实际操作的图例,这些图片对我来说,比纯文字描述要直观得多,也更容易记忆。我感觉这本书就像是一位经验丰富的老师,循序渐进地带着我学习,而不是一股脑地把知识倾倒给我。

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这本书在数据采集和处理这块的内容,是我非常看重的一部分,因为我知道,很多时候,测量不仅仅是得到一个数值,更重要的是如何把这些数值转化为有用的信息。作者在这方面下了很大的功夫,从基础的模拟信号数字化过程,比如采样率、量化精度,到更复杂的数字信号处理算法,比如滤波、傅里叶变换等,都进行了详细的讲解。我尤其喜欢他关于“采样定理”的阐述,用通俗易懂的语言解释了为什么采样率要大于信号最高频率的两倍,以及如果采样率不足会导致什么样的“混叠”现象。他还举了一个生动的例子,就像是拍电影,如果帧数不够,画面就会显得卡顿不流畅,而采样率不足,数字信号就会出现失真。此外,作者还介绍了常见的数字信号处理算法在测量中的应用,比如如何利用数字滤波器来滤除噪声,提高信号的信噪比,或者如何利用傅里叶变换来分析信号的频谱特性。这些内容,让我觉得测量技术不仅仅是停留在硬件层面,更与软件和算法紧密结合,才能发挥出最大的价值。

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我一直对射频测量这个领域充满了好奇,感觉它充满了神秘感,就像是电子技术中的一个高深领域。这本书里对射频测量技术的介绍,真的让我感觉打开了一扇新世界的大门。作者详细讲解了射频信号的特性,比如频率、带宽、功率等,以及在射频领域常用的测量仪器,比如频谱分析仪、矢量网络分析仪等。他用非常生动的方式描述了频谱分析仪如何“看到”一个信号的频率成分,就像是通过一个“放大镜”一样,把信号分解成不同的频率“小片段”,然后逐一呈现出来。而且,作者还介绍了如何利用频谱分析仪来分析信号的功率谱密度、杂散信号等,这一点对于通信系统和无线电设备的调试至关重要。最让我印象深刻的是,他对矢量网络分析仪的讲解,作者用非常形象的比喻,把它比作一个“能够探测电磁波在传输过程中‘变形’的仪器”,它能够测量信号在经过某个设备或者传输线后的“损耗”和“相位变化”。这些讲解,让我这个对射频技术不太了解的人,也能大致理解这些复杂仪器的作用和原理。

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这本书在讲解模拟测量技术的部分,也做得非常出色。我一直觉得模拟测量技术虽然经典,但有时候会显得比较抽象,不太容易理解。但是,这本书通过详细的图示和清晰的文字说明,把这些复杂的概念变得生动起来。比如,在介绍电压表和电流表的原理时,作者不仅仅停留在欧姆定律的应用,而是深入探讨了它们的内部电路设计,比如为什么电流表要串联分流电阻,电压表要并联倍增电阻。他甚至还提到了动圈式仪表、电磁式仪表等不同类型的测量仪表,以及它们各自的优缺点和适用范围。我个人觉得,作者在这部分的处理非常到位,既有理论深度,又兼顾了实际操作的需要。他会告诉你,在实际测量中,选择哪种类型的仪表更合适,以及如何避免测量误差。特别是关于“仪表内阻对测量结果的影响”这一部分,我感觉写得非常精彩,作者用了一个非常形象的比喻,把仪表内阻比作一个“不请自来的客人”,它会干扰原本的电路状态,从而影响测量结果。这种生动的讲解方式,让我一下子就明白了其中复杂的原理。

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这本书对于各种传感器及其测量方法的讲解,可以说是非常全面且深入。作者从物理传感器的基本原理出发,比如电阻式、电容式、电感式、压电式等,详细介绍了它们是如何将物理量转化为电信号的。而且,他并没有仅仅停留在原理层面,而是深入到了各种传感器在实际应用中的细节,比如温度传感器、压力传感器、位移传感器、光电传感器等等,并且讲解了如何将这些传感器与测量仪器连接,以及如何进行校准和误差补偿。我特别关注了关于“桥式电路”的应用,作者详细解释了惠斯通电桥在电阻式传感器的测量中是如何工作的,以及如何通过调整电桥的平衡来精确测量微小的电阻变化。他还提到了差动测量和放大电路的设计,这些都是提高测量精度和稳定性的关键技术。这本书让我意识到,测量技术 far beyond just "reading a number", it's about carefully selecting the right sensor, designing the appropriate circuit, and meticulously calibrating the system to obtain reliable and accurate data.

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在测量不确定度方面,这本书的处理绝对是超出了我的预期。我之前一直认为测量不确定度只是一个理论上的概念,对于实际操作可能不太有那么大的直接影响。但这本书却用非常详细的篇幅,深入浅出地讲解了测量不确定度的概念、来源、评定方法以及如何减小不确定度。作者并没有用枯燥的数学公式堆砌,而是通过大量的实例,比如测量一个电阻的阻值,或者测量一个电压信号的幅值,来一步步展示如何进行不确定度的评定。他会分析各种可能的误差来源,比如仪表本身的精度误差、环境因素的影响、操作者的读数误差等等,并且告诉你如何量化这些误差,最终如何计算出总的不确定度。这一点对于我这样希望提高测量结果可靠性的人来说,非常有价值。我之前在做一些实验的时候,虽然也知道存在误差,但从来没有一个系统的方法来评估我的测量结果有多可靠。这本书给了我一个非常清晰的指导,让我知道如何去思考和处理测量过程中的不确定性。作者还提到了“系统误差”和“随机误差”的区别,以及如何分别应对,这让我对误差的理解上升到了一个新的层面。

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我一直对数字测量仪器特别感兴趣,觉得它们是现代电子技术中不可或缺的一部分,而这本书在这方面的内容,绝对是让我眼前一亮。它详细介绍了各种数字测量仪器,比如数字万用表、数字示波器、逻辑分析仪等等,并且深入剖析了它们的工作原理。我特别关注了数字万用表的讲解,作者不仅介绍了它的基本功能,比如测量电压、电流、电阻,还详细解释了它在测量过程中是如何进行模数转换的,以及常用的量程选择和档位切换的技巧。还有就是,在讲解数字示波器的时候,作者花了很大的篇幅来介绍它的触发功能,这一点对于捕捉瞬态信号或者周期性信号至关重要。他举了几个非常贴切的例子,比如如何利用边沿触发来捕捉脉冲信号的上升沿,或者利用脉冲触发来分析脉冲宽度。我之前在网上看一些关于示波器的资料,很多都讲得比较零散,但这本书就把这些知识点系统地整理出来了,让我能够更全面地理解数字示波器的强大功能。而且,作者在讲解的过程中,还会穿插一些实际应用中的案例,比如如何使用数字万用表来判断电路中的断路或短路,或者如何使用数字示波器来调试一个复杂的数字电路,这些都让我觉得非常有启发性,也更能体会到学以致用的乐趣。

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这本书在故障诊断与排除这一块的内容,可以说是为实际工程应用量身定做的。作者并没有仅仅停留在理论分析,而是给出了非常多实用的方法和案例,让我觉得学完之后,真的能够上手解决问题。他详细讲解了如何利用各种测量仪器,比如万用表、示波器、逻辑分析仪等,来定位电路中的故障。比如,在讲解如何用万用表查找短路时,作者给出了几种不同的思路和技巧,以及如何根据故障现象来推断可能的原因。在讲解如何用示波器分析信号异常时,他也给出了非常详细的步骤,比如如何观察信号的幅值、频率、波形是否存在异常,以及如何利用示波器的触发功能来捕捉瞬态故障。让我印象深刻的是,作者还提到了“排除法”在故障诊断中的重要性,一步步地排除可能性,最终锁定故障点。他还分享了一些在实际工作中遇到的典型故障案例,以及如何运用测量技术来解决这些问题,这些都让我觉得非常接地气,也更能激发我学习的积极性。

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不得不说,这本书在安全性和可靠性评估这部分的内容,可以说是非常有远见和价值。在当今社会,电子设备的应用越来越广泛,其安全性和可靠性直接关系到人身财产安全,而这本书的讲解,则为我们提供了一个系统性的视角来认识和处理这些问题。作者详细讲解了电子测量技术在评估电子产品可靠性方面的作用,比如如何利用各种测试方法,像加速寿命试验、环境适应性试验等,来预测产品在实际使用中的表现。他还会讲解如何利用测量仪器来检测产品是否存在安全隐患,比如过电压保护、过电流保护等。让我印象深刻的是,作者在讲解“测量不确定度”与“可靠性评估”之间的联系时,他指出,不准确的测量结果会直接影响到可靠性评估的准确性,因此,提高测量精度本身就是保障可靠性的重要一环。这本书让我意识到,测量技术并不仅仅是为了获得精确的数值,更重要的是要确保电子产品的安全运行,并为产品的质量和可靠性保驾护航。

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我恨东大的那些渣。

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