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出版者:John Wiley and Sons (WIE)

作者:James W. Dally

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1993-04-08

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471600046

丛书系列:

图书标签:

• 工程
• 工程测量
• 仪器仪表
• 传感器
• 数据采集
• 信号处理
• 测量技术
• 实验分析
• 控制系统
• 自动化
• 工业应用

《信号的捕捉与解析：现代工程测量的理论与实践》 在现代工程领域，对物理世界进行精确、可靠的量化是创新和进步的基石。从航空航天的精密设计到生物医学的微观探索，再到能源系统的效率优化，精准的测量技术贯穿始终。《信号的捕捉与解析：现代工程测量的理论与实践》一书，聚焦于工程测量中最核心的环节——如何高效、准确地捕捉和解析来自物理世界的信号。本书并非对具体仪器设备的堆砌，而是深入探究其背后的原理、方法论以及应用场景，旨在为工程师和研究人员构建一个坚实的理论基础和实践指导。 本书首先从信号的本质出发，详细阐述了不同类型信号的特性，包括模拟信号与数字信号的差异，周期信号与非周期信号的特点，以及信号在传播过程中可能遇到的失真、噪声等问题。理解这些基础概念是进行有效测量的第一步。在此基础上，本书将重点介绍信号的采样定理，解释为何需要将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，以及如何选择合适的采样率以避免信息丢失。数字信号处理（DSP）作为现代测量的核心技术，本书将对其关键算法进行深入剖析，例如傅里叶变换在频域分析中的应用，卷积在系统响应分析中的作用，以及滤波器的设计原则和不同类型滤波器的优劣。这些工具是理解和分离复杂信号的关键。 在理论讲解之外，本书还将大量篇幅用于讨论信号的获取过程。这包括传感器原理的深入解析，不同类型传感器的适用性分析，例如压电效应在力学测量中的应用，热电效应在温度测量中的原理，以及电磁感应在位移和速度测量中的作用。本书将强调如何根据被测量对象的物理特性、所需的精度、环境条件以及成本等因素，科学地选择最合适的传感器。此外，信号调理（Signal Conditioning）这一至关重要的环节，本书将进行详细阐述。这包括放大器（如运算放大器）在信号增值中的作用，滤波在去除噪声和干扰中的必要性，以及隔离技术在保护测量系统和人员安全中的重要性。信号的质量直接影响到后续的分析结果，因此，对信号调理技术的精通是实现高精度测量的关键。 本书还将探讨数据采集系统（DAQ）的设计和实现。这包括模数转换器（ADC）的工作原理，不同类型ADC（如逐次逼近型、Σ-Δ型）的性能特点和选择考量。同时，数据传输接口（如USB、Ethernet）以及数据存储的策略也将得到详尽的介绍。对于需要实时响应的测量应用，本书还将触及实时操作系统（RTOS）以及多线程编程在高效数据处理中的应用。 除了技术层面的深入，本书更注重理论与实践的结合。书中将通过大量经典的工程测量案例，演示如何将所学的理论知识应用于实际问题。例如，在结构健康监测领域，如何利用加速度计和振动分析技术来诊断桥梁或建筑物的潜在损伤；在环境监测领域，如何运用各种传感器实时采集空气质量、水质等数据，并进行趋势分析；在工业自动化领域，如何通过精确的传感器和控制系统实现生产流程的优化和效率提升。这些案例的分析将不仅仅是技术罗列，而是强调解决问题的思路、步骤以及对结果的解读。 本书的另一大特色在于对测量误差的深入探讨。任何测量都存在误差，理解误差的来源、分类（系统误差、随机误差）以及量化方法是提高测量可靠性的前提。本书将介绍统计学在误差分析中的应用，例如均方根误差、标准差等指标的计算，以及如何通过重复测量、多点测量等方法来减小和控制误差。此外，不确定度分析（Uncertainty Analysis）作为现代测量学的核心概念，本书将进行详细阐述，包括测量不确定度的来源识别、评定方法（A类和B类评定）以及不确定度的传播，最终目标是量化测量结果的可靠性范围。 《信号的捕捉与解析：现代工程测量的理论与实践》旨在培养读者对工程测量现象的深刻洞察力，以及解决实际测量问题的能力。本书适合于高等院校工科专业学生、从事工程设计、研发、测试、质检等工作的工程师，以及对精密测量技术感兴趣的研究人员。通过本书的学习，读者将能够更好地理解和应用各种测量技术，从而推动工程领域的创新和发展。

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**评价五：对不确定度分析的批判性深度** 很少有教材能像这本书一样，对“测量不确定度”这一核心概念进行如此深刻且不回避的讨论。作者并没有将不确定度分析仅仅处理成一个做题技巧，而是将其上升到了对测量结果“可信度”的哲学探讨层面。书中对于A类和B类不确定度的区分、传播公式的应用，讲解得极其透彻，尤其是在处理非线性传感器（如热电偶）时的灵敏度系数计算，给出了非常精妙的推导过程，远超我以前学过的任何教材。更难能可贵的是，它坦诚地指出了在实际工程中，由于模型简化和环境因素的不可控性，如何保持一个“诚实的”不确定度估计是多么困难。它引导读者去质疑测量结果背后的假设，而不是盲目接受仪表显示的值。这种培养批判性思维的教学方式，使我从一个单纯的操作者，转变为一个对数据质量负责的“测量科学家”。它真正教会了我，测量不是为了得到一个数字，而是为了量化我们对这个数字的“把握程度”。

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**评价二：叙事流畅与学习体验的惊喜** 说实话，我对技术类书籍往往抱有一种戒备心理，总觉得它们会枯燥乏味、晦涩难懂。然而，当我翻开《Instrumentation for Engineering Measurements》时，我的看法彻底被颠覆了。作者的叙述方式非常具有条理性和逻辑性，仿佛在讲述一个逐步递进的故事，而不是罗列一堆冰冷的公式。它从最基本的物理量如何转化为电信号开始讲起，循序渐进地介绍了各种测量方法，从压力、温度到振动，每种技术都有其独特的“章节魅力”。最让我感到惊喜的是，作者在介绍新兴的无损检测技术时，并没有使用那种令人望而生畏的术语堆砌，而是用非常生活化的比喻来解释其背后的物理机制。读起来完全没有负担感，知识点是“被喂”进脑海里的，而不是硬塞进去的。这种流畅的阅读体验，使得我能更快地吸收和内化那些复杂的计量学概念。对于想要系统学习测量技术，又害怕被传统教科书劝退的读者来说，这本书绝对是一个绝佳的选择，它让学习过程本身变成了一种享受。

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好的，这是一份针对《Instrumentation for Engineering Measurements》这本书的五段读者评价，每段风格和侧重点都截然不同： **评价一：技术深度与实用性的碰撞** 这本书简直是工程测量领域的一部“圣经”！我尤其欣赏作者在描述传感器原理时那种毫不含糊的严谨态度。它不像某些教材那样只停留在概念层面，而是深入到了信号调理电路的设计细节，甚至是噪声抑制的实用技巧。对于我这个刚入行不久的工程师来说，理解如何正确选择合适的桥式电路进行应变计的配置，以及如何通过软件滤波来消除环境干扰，这些实操层面的内容简直是雪中送炭。我记得有一次处理一个高精度力学实验的数据时遇到了平台漂移的问题，翻阅这本书中的温度补偿章节，立刻找到了解决方案的思路。它的图表绘制得非常清晰，那些复杂的动态响应曲线和误差分析模型，通过图示能让人迅速抓住核心，避免了在理论推导中迷失方向。可以说，这本书不仅仅是一本参考书，更像是一位经验丰富的老教授在你身边随时指导，让你在面对真实的工程挑战时，能有足够的理论支撑和信心去操作。它完美地平衡了基础理论的深度和工程应用的广度，绝对是案头必备的工具书。

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**评价四：排版与资料的详尽程度令人称赞** 作为一本工具书，这本书的“可查阅性”和“耐翻阅性”达到了一个极高的水准。首先，从装帧和纸张质量上就能感受到出版方的用心，这对于需要反复翻阅和在实验室随时查阅的读者来说非常重要，不易损坏。其次，索引和术语表的设计堪称典范，任何一个专业名词都能迅速定位到其首次出现的页码和核心定义。更不用说那浩如烟海的附录了！里面包含了大量常用传感器和接口标准（如GPIB、USB-TMC）的参数速查表，这些数据在紧急情况下比上网搜索要快得多，而且准确性更有保障。我经常在工作中遇到一些不常见的单位换算或物理常数，翻开这本书的最后一页，基本都能找到。这种对细节的极致追求，体现了作者和出版社对目标读者的深刻理解——我们需要的不仅仅是理论，更是即时可用的、经过验证的工程信息。这种详尽程度，让这本书的价值随着使用次数的增加而不断攀升。

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**评价三：对系统集成视角的前瞻性强调** 这本书的价值，远不止于对单个仪表的介绍，它真正的高明之处在于它构建了一个完整的测量系统思维框架。在现代工程实践中，很少有测量是孤立存在的，我们面对的往往是多传感器、多数据流的复杂集成环境。这本书非常敏锐地捕捉到了这一点，它花费了大量篇幅探讨了数据采集（DAQ）系统的架构、总线协议的选择以及实时处理的挑战。我尤其欣赏作者对“系统误差分析”的处理，它不再是孤立地看待传感器的线性度或迟滞，而是将它们置于整个数据链条中进行考量，比如ADC的量化噪声如何与前端放大器的漂移相互作用。这种系统级的视角，极大地提升了我的设计思维层次。当我需要为一个复杂的自动化测试台设计数据链路时，书中关于同步采样和时间戳管理的讨论，直接指导了我避免了潜在的同步错误。它教会我的不是“如何测量”，而是“如何构建一个可靠的测量方案”，这对于高级应用至关重要。

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