工业电子学实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

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页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:6.00元

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isbn号码:9787040072402

丛书系列:

图书标签:

• 工业电子学
• 电子技术
• 实验教学
• 电路分析
• 传感器技术
• PLC
• 单片机
• 电力电子
• 自动化
• 仪器仪表

精密测量与分析技术：从基础到前沿 本书旨在全面系统地阐述现代电子与电气工程领域中，进行精确测量、数据采集与信号分析所必需的理论基础、实用技术以及前沿应用。本书内容深度覆盖了从经典的模拟电路测量原理到先进的数字信号处理技术，为工程师、研究人员及高年级本科生提供了一套严谨且实用的技术指南。 第一部分：基础理论与测量基石 本部分聚焦于构建所有精密测量工作的基础框架，强调理解测量过程中的不确定性与误差控制。 第一章：测量科学与误差分析 本章首先界定了“测量”的本质，区分了标准、量值与单位的定义。随后深入探讨了测量系统的不确定性来源，包括系统误差（如仪表校准偏移、环境漂移）和随机误差（如热噪声、散粒噪声）。我们将详细介绍误差的量化方法，包括绝对误差、相对误差、标准差的计算与置信区间的确定。重点讲解了如何利用最小二乘法对实验数据进行拟合与优化，确保实验结果的可靠性和可重复性。此外，本章还将介绍ISO/IEC指南（如GUM）在不确定度评估中的应用框架。 第二章：传感器原理与信号调理 传感器的选择与正确使用是获取有效数据的首要步骤。本章系统梳理了各类主流传感器的工作原理，包括： 热电效应与电阻式传感器： 详细分析了RTD、热敏电阻在温度测量中的非线性补偿技术。 电磁感应式传感器： 探讨了位移、速度测量中感应线圈的抗干扰设计。 光学与半导体传感器： 深入研究了光电二极管、CCD阵列、霍尔效应传感器的响应特性、带宽限制及其在光功率和磁场测量中的应用。 在传感器之后，信号调理电路的设计至关重要。本章详细阐述了放大器拓扑的选择（仪表放大器、跨阻放大器），滤波器的设计（巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器的幅频特性与相位响应分析），以及隔离技术在强干扰环境下的应用。重点讨论了如何通过有源滤波网络最大化信噪比（SNR）。 第三章：数据采集系统（DAS）与接口技术 本章将核心置于数字化过程。我们从模数转换器（ADC）的内部结构入手，详细分析了不同转换技术（如逐次逼近、双斜积分、流水线结构）的优缺点及其适用场景。采样理论是本章的理论核心，深入剖析了奈奎斯特-香农采样定理的实际意义与局限性，并探讨了欠采样技术在特定应用中的可行性。 在接口标准方面，本书侧重于工业与实验室常用的高速数据传输协议，如PCI Express、USB 3.0/4.0、以及以太网接口的编程模型。重点讲解了直接存储器存取（DMA）技术在数据吞吐量优化中的作用，并提供了使用常见硬件描述语言（如VHDL/Verilog）进行定制化数据采集前端设计的入门指导。 第二部分：高级信号处理与分析技术 在获取到原始数字数据后，需要运用强大的数学工具对其进行深度分析，以提取有价值的信息。 第四章：傅里叶分析与频域特征提取 频域分析是理解周期性信号和瞬态现象的关键。本章从连续傅里叶变换（FT）过渡到离散傅里叶变换（DFT），并重点介绍快速傅里叶变换（FFT）算法的实现细节、计算复杂度及周期延展效应。本书强调了窗口函数（如汉宁窗、海明窗）在频域泄漏抑制中的作用，并指导读者如何根据被测信号的特性选择最优的窗口函数。此外，本章还涵盖了功率谱密度（PSD）的估计方法，如Welch平均法，用于在噪声背景下精确识别信号频率成分。 第五章：时域与非线性信号分析 许多工程问题无法仅通过频域分析解决。本章探讨了时域信号的复杂特征提取，包括瞬态响应分析、脉冲宽度调制（PWM）信号的精确测量与解调。重点内容包括： 高阶统计量： 介绍了偏度（Skewness）和峰度（Kurtosis）在检测信号中非高斯特性和冲击事件中的应用。 数字滤波器的设计与实现： 详细讲解了IIR和FIR滤波器的设计流程，包括从模拟原型到数字实现的双线性变换法，以及在有限精度处理器上实现时的量化效应分析。 非线性系统的辨识： 介绍Volterra级数模型在描述系统记忆效应和非线性失真方面的初步应用。 第六章：随机过程与噪声的量化处理 本部分深入随机过程理论，这是理解真实世界信号的必然途径。本章定义了平稳随机过程、遍历性等核心概念。重点分析了各种经典噪声模型（白噪声、有色噪声）的功率谱特性。在数据处理层面，本书详细介绍了卡尔曼滤波器的递推算法，包括状态估计、协方差矩阵的更新，以及扩展卡尔曼滤波器（EKF）在处理非线性测量模型中的应用，旨在实现最优线性无偏估计。 第三部分：先进测量技术与系统集成 本部分关注将前述理论应用于现代工程挑战，特别是涉及高维度、高速度或特定物理量的测量场景。 第七章：仪器自动控制与测试系统构建 成功的自动化测试依赖于稳定可靠的软件控制和硬件集成。本章探讨了构建分布式测试系统的架构，包括主从控制模式、并行数据流管理。重点介绍主流的仪器控制接口标准：LXI（局域测试与测量总线）、IVI-COM/IVI-C驱动框架，以及数据流控制的编程范式。本书提供使用Python（结合PyVISA库）和LabVIEW进行系统集成与测试序列开发的实践案例，强调测试脚本的模块化、错误处理机制与日志记录的规范性。 第八章：高频与宽带测量挑战 随着电子系统向更高频率发展，传统测量方法面临新的挑战。本章分析了传输线效应、阻抗匹配（S参数理论基础）对高频测量的影响。重点讲解了矢量网络分析仪（VNA）的工作原理，以及如何使用时域反射计（TDR）技术诊断PCB走线和连接器中的阻抗不连续性。此外，对于超快脉冲测量，本书探讨了示波器的有效带宽限制、采样率与等效时间带宽积的关系。 第九章：嵌入式系统中的实时测量 本章关注测量算法如何部署到资源受限的嵌入式平台。讨论了固定点运算与浮点运算在DSP/FPGA实现中的性能和精度权衡。详细分析了实时操作系统（RTOS）的任务调度机制对测量延迟和抖动的影响。特别是针对数字滤波和FFT运算，本章提供了在FPGA上利用流水线结构加速并行处理的设计实例，以满足纳秒级响应的需求。 本书的特点在于其理论深度与实践操作的紧密结合。每一章节都包含精心设计的理论推导和工程案例分析，旨在培养读者从系统需求定义到最终数据验证的全流程工程思维能力。

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这本书的配套资源，特别是官方网站上提供的那些仿真模型文件，简直是我的救星！我所在的实验室设备更新速度跟不上教材内容的迭代速度，很多高功率或高电压的实验，直接上实物操作风险太大。《工业电子学实验》在这方面做得相当到位，它提供的LTSpice和MATLAB/Simulink模型，与书本上的理论计算和实验结果高度吻合。我尤其欣赏它在讲解开关电源纹波抑制时，不仅给出了电路图，还提供了不同滤波方案的仿真对比结果，这比单纯看公式推导要直观一万倍。唯一的不足可能在于，这些仿真文件似乎是基于某个特定的软件版本编写的，我尝试用一个较新的版本打开时，有个别子模块的参数加载出现了兼容性警告，虽然最终解决了，但在项目紧张时，这种小小的技术插曲确实让人心烦。如果能附带一个简单的软件兼容性说明，或者将一些核心模型用更通用的语言（如.m文件或简单代码段）呈现出来，就更完美了。

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这本书的理论背景阐述部分，也就是实验前的“预习”内容，写得非常扎实，引用了大量经典文献和最新的行业标准，这使得读者在动手之前，能够对所研究的电路功能有一个清晰的、高层次的理解。它没有停留在简单的“串并联电阻”层面，而是深入到了半导体材料特性对器件开关速度的影响，以及热管理在长期运行中的重要性。但这种深度也带来了一个副作用：对于需要快速完成学分或进行简单验证的读者来说，这些前置理论知识显得过于庞大和冗余，使得翻阅和查找特定实验的准备工作时间变长了。我发现自己经常需要跳过好几页的深入讨论，直接去寻找“操作步骤”，这打断了阅读的连贯性。它更像是一本“教科书式的实验指导书”，而不是一本轻量级的“操作手册”。如果作者能将这些深入的理论部分做成可选的“拓展阅读”或“高级分析”章节，用不同的排版区分开来，或许能更好地兼顾不同层次读者的需求。

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我花了整整一个下午来尝试书中的“斩波电路设计与性能分析”部分，这个实验的设计思路非常贴合实际生产线中常见的DC-DC转换需求，理论深度和实践价值都毋庸置疑。然而，在实验步骤的描述上，我发现有几处措辞过于精炼，缺乏必要的“陷阱”预警。比如，在调试闭环控制时，书中只简单提到“调整反馈增益直至波形稳定”，但实际操作中，我遇到了严重的振荡问题，耗费了大量时间去排查是元器件参数波动还是反馈系数设置不当造成的。如果书中能明确指出，在特定频率下，电感和电容的寄生参数对系统稳定性会产生显著影响，并建议读者先从开环调试入手，分步加深，可能整个实验过程会顺畅得多。另外，书中提供的参考数据和标准值，与我手头使用的几款主流功率MOSFET的数据手册中的参数有微小出入，这在精度要求不高的演示电路中无关紧要，但在追求高效率的工业场景下，这种差异需要我们自己去验证和修正，略显不够贴心。这本书更像是“我做到了，你看着办”的风格，很有挑战性，但不够“保姆”。

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从使用体验上来说，《工业电子学实验》的装帧质量算是中规中矩，但活页或者三孔装订的选项缺失，让我颇感遗憾。在实验台上操作时，我经常需要将书本平铺打开，同时对照多个页面——比如一页是电路图，另一页是数据记录表，还有第三页是相关的故障排除指南。这本书采用的是传统的精装或胶装，为了保持平铺，我不得不小心翼翼地压住书页，或者使用沉重的工具夹住，生怕对书本造成永久性损伤，这在需要双手操作的实验环境中非常不便。此外，实验中的图纸尺寸控制也需要改进。某些关键的集成电路引脚定义图，如果能放大到A4纸的半页大小，而不是塞在标准A5大小的页面里，对使用万用表或示波器探针进行精确测量时，会有极大的帮助，减少了眼睛疲劳和误操作的风险。它确实是一本内容宝贵的专业书籍，但在“硬件友好度”方面，还有很大的提升空间，这直接影响了我们在实际操作中的效率和心情。

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这本《工业电子学实验》的封面设计得相当朴实，几乎没有花哨的装饰，直奔主题，给人一种严谨、务实的印象。内页的纸张质量中等偏上，印刷清晰，图表和电路原理图的线条都很锐利，这对需要仔细辨认细节的读者来说非常友好。不过，我刚翻开目录时，感觉内容组织上稍微有点跳跃性。例如，在基础元件测试之后，紧接着就进入了复杂的功率器件应用，中间似乎少了一些过渡性的、帮助理解概念的实验。我理解实验教材追求效率和深度，但对于初学者来说，这种直接“硬上”的编排方式可能会让他们在理论和实践的衔接上感到吃力。希望作者能在后续的修订中，增加一些更循序渐进的引导性说明，比如在每个实验开始前，用一小段话点明这个实验旨在巩固哪个核心知识点，并预估完成可能遇到的主要困难，这样会更有助于我们这些“实操派”更好地吸收知识。总体而言，它更像是一本为已经具备一定理论基础，渴望快速上手操作的工程师或高年级学生准备的“工具箱”，而不是一本面向零基础小白的“入门指南”。

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