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出版者:大连理工大

作者:张吉平

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2007-1

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787561126004

丛书系列:

图书标签:

• 数控加工
• 数控机床
• 加工技术
• 机械制造
• 工业技术
• 金属加工
• 自动化
• CNC
• 机床工具
• 生产制造

《数字信号处理原理与应用》 本书旨在深入浅出地介绍数字信号处理（DSP）的核心概念、关键技术以及广泛的应用领域。全书内容严谨，结构清晰，既注重理论的深度，又强调实践的可操作性，旨在为读者构建一个扎实的DSP知识体系。 第一部分：DSP基础理论 本书将从最基础的信号与系统概念入手，为读者打下坚实的理论基础。 第一章 离散时间信号与系统： 详细阐述离散时间信号的定义、分类（如单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号等），以及信号的周期性、能量与功率等基本性质。深入介绍线性时不变（LTI）系统的基本性质（如叠加性、移不变性、因果性、稳定性），并讲解卷积运算在LTI系统分析中的核心作用。通过丰富的数学推导和图示，帮助读者深刻理解LTI系统的瞬态和稳态响应。 第二章 傅里叶变换与Z变换： 重点介绍离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及其性质。详细讲解DFT在计算机实现中的重要性，并引出快速傅里叶变换（FFT）算法，阐述其原理和计算效率优势。Z变换作为傅里叶变换在离散时间系统分析中的推广，本书将详细介绍Z变换的定义、收敛域，以及重要的性质（如线性性、时移性、卷积性质等）。通过Z变换，能够更方便地分析和设计离散时间系统，特别是稳定性分析。 第三章 概率论与随机信号： 引入概率论的基本概念，如随机变量、概率密度函数、累积分布函数、均值、方差等。重点介绍各类重要的随机信号模型，如宽平稳过程、窄平稳过程、独立增量过程等。分析随机信号在LTI系统中的输出特性，讲解自相关函数、互相关函数以及功率谱密度等概念，为理解实际信号的统计特性和后续的信号估计与检测打下基础。 第二部分：DSP核心算法与技术 本部分将深入探讨数字信号处理中的核心算法和关键技术，为实际应用提供技术支撑。 第四章 有限脉冲响应（FIR）滤波器设计： 详细介绍FIR滤波器的结构和特性。阐述不同设计方法的原理和优缺点，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、汉明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。重点讲解Parks-McClellan算法（最优逼近法）如何设计出性能优良的等波纹FIR滤波器。通过实例演示，帮助读者掌握如何根据滤波器的频率响应要求选择合适的滤波器类型和设计参数。 第五章 无限脉冲响应（IIR）滤波器设计： 介绍IIR滤波器的基本结构和特性，并与FIR滤波器进行对比分析。讲解IIR滤波器的常用设计方法，如脉冲响应不变法、双线性变换法等，并重点分析了如何从模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）出发，通过这些变换方法得到数字IIR滤波器。讨论IIR滤波器设计的难点，如稳定性问题和非线性相位响应。 第六章 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 再次回顾DFT的定义和计算，并深入分析其在信号频谱分析中的应用。详细介绍FFT算法的原理，包括Cooley-Tukey算法（蝶形运算）等，阐述其如何大幅降低DFT的计算复杂度。讲解FFT在信号频谱分析、卷积计算、相关计算等方面的实际应用。 第七章 抽样与重建理论： 深入探讨奈奎斯特-香农抽样定理，解释为何必须以高于信号最高频率两倍的速率进行抽样才能无失真地恢复原始信号。详细介绍理想抽样、自然抽样、平顶抽样等不同抽样方式，以及它们对信号频谱的影响。讲解插值滤波器在信号重建中的作用，以及不同的插值方法（如零阶保持、一阶保持、sinc插值等）。 第三部分：DSP应用领域 本部分将聚焦数字信号处理在各个领域的实际应用，展现DSP技术的强大生命力。 第八章 通信系统中的DSP： 探讨DSP在现代通信系统中的关键作用，包括调制解调（如ASK、FSK、PSK、QAM等）、信道编码与解码、均衡技术、噪声抑制、自适应滤波等。详细讲解数字基带传输、带通传输的原理，以及DSP如何实现这些功能。 第九章 音频与图像处理中的DSP： 介绍DSP在音频信号处理中的应用，如音频编码（MP3、AAC等）、降噪、回声消除、语音识别、音效增强等。深入探讨DSP在图像处理中的应用，包括图像增强（如锐化、平滑）、边缘检测、图像压缩（JPEG、MPEG等）、图像识别等。 第十章 数据压缩与编码： 讲解数据压缩的基本原理，包括无损压缩和有损压缩。详细介绍常用的数据压缩算法，如霍夫曼编码、算术编码、LZW编码等，以及它们在文本、图像、音频等领域的应用。 第十一章 自适应信号处理： 介绍自适应滤波器的基本原理和重要性，即滤波器参数能够根据输入信号的统计特性实时调整。重点讲解LMS（最小均方）算法和RLS（递归最小二乘）算法，并介绍它们在噪声消除、均衡、回声消除等应用中的具体实现。 本书的编写风格注重逻辑性和系统性，力求让读者在学习理论知识的同时，能够理解其背后原理，并能够将其应用于实际问题中。每个章节都配有相关的数学推导和图例解释，部分章节还可能包含伪代码或实际应用案例的分析，以加深读者的理解。本书适合通信工程、电子工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生、研究人员以及对数字信号处理技术感兴趣的工程师阅读。

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这部《数控加工设备》的厚度和内容深度，让我这个长期在制造业摸爬滚打的老技术员都感到有些吃惊。拿到书的时候，我原本以为这不过是市面上常见的、对各种数控机床型号和基本操作流程的流水账罗列，毕竟现在网络资料太多，系统介绍的书籍往往流于表面。然而，这本书的开篇就深入探讨了数控技术从机械控制向数字化、智能化转型的历史必然性，这一点非常到位。它没有止步于讲解G代码和M代码的死记硬背，而是花了大量篇幅剖析了先进制造系统中的误差补偿理论和刀具路径优化算法背后的数学原理。我尤其欣赏它对五轴联动加工误差分析的章节，那部分内容详实到几乎可以作为研究生课程的参考资料，各种运动学模型的建立和解算过程，清晰得让人茅塞顿开。很多老一辈工程师在实际编程中遇到的精度难题，往往是由于对运动学参数理解不到位造成的，这本书恰好提供了坚实的理论基础去反推和解决这些实际问题。对于我们车间里的调试工程师来说，这本书不光是一本工具书，更像是一本武功秘籍，帮助我们将“会用”提升到“精通”的层次。

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这本书的结构安排，可以说是极具匠心，但对我这个偏重于材料科学和切削力学背景的读者来说，一开始阅读体验略显跳跃。它没有采用传统的“从简单到复杂”的线性叙事方式，而是采用了“问题导向”的模块化设计。比如，当它讨论到高硬度材料的有效切削策略时，它会立即跳转到超硬刀具的微观磨损模型，然后再回溯到机床刚度对颤振抑制的影响。这种跳跃式的知识关联，迫使读者必须不断地在大系统和小细节之间切换思维。起初我有些不适应这种高强度的信息密度和跨学科的整合，感觉像是在走迷宫。但当我习惯了这种节奏后，发现它极大地提高了知识的内化速度。它强迫你把数控系统、刀具、工件和机床本体看作一个不可分割的、相互影响的整体。尤其是它关于“热误差”和“残余应力”如何影响最终零件精度的分析，那些涉及到有限元分析（FEA）的讨论，非常深刻，远超我预期的设备基础介绍范畴。

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这本书的深度和广度，让我联想到早年阅读的经典教材，但它又明显融入了近十年来的最新发展。它没有回避当前数控领域的一些热点和争议，例如增材制造（3D打印）与传统减材制造（CNC）的融合趋势。书中有一章专门讨论了混合制造单元中的数据集成和软件兼容性挑战，这一点非常具有前瞻性。市面上很多书籍要么是专注于传统的铣削、车削，要么是过于偏重新兴的增材技术，很少有书籍能将两者放在同一个系统架构下进行深入的比较和优化探讨。对我这个需要为未来技术路线图做规划的部门主管来说，这本书的价值就在于它的“平衡感”和“预见性”。它既没有忽视经典工艺的精髓，也没有盲目追逐最新风口，而是站在一个整合者的角度，审视数控加工设备未来的形态。读完后感觉自己的知识体系被重新梳理了一遍，视野开阔了许多。

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我购买这本书的初衷，其实是想找一些关于设备维护和故障诊断的实战手册。坦白说，对于现场维护人员而言，最需要的是那种“如果报警代码A013出现，请检查X轴电机反馈线”的直接指引。这本书虽然没有完全侧重于此，但它提供了一种更高维度的“预防性维护”哲学。它没有直接告诉你螺丝要拧多紧，而是详细解释了为什么某些关键部件在长期高频振动下会发生疲劳失效，以及如何通过传感器数据实时监控这些潜在的薄弱环节。我特别喜欢它里面关于“预测性维护”的探讨，如何利用历史运行数据和机器学习模型来预测主轴轴承的寿命，而不是等到它彻底损坏停机。这种从“救火队员”到“风险管理者”的转变思路，对于我们车间管理者来说，是迫切需要的。它提供的是一种管理思路和技术储备，而不是临时的维修技巧包。

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说实话，我一个搞设计出身的，对这本书的“用户体验”方面的内容是相当挑剔的。市面上很多设备手册都堆砌了大量技术参数，但就是不讲“人机工程学”在现代数控系统界面设计中的重要性。这本书在这方面给了我一个惊喜。它用了专门的章节来讨论操作员在长时间、高强度工作环境下，如何通过优化HMI（人机交互界面）的设计来降低疲劳度和误操作率。里面展示了好几组不同品牌数控系统的UI对比分析，从色彩心理学到按钮布局的黄金比例，讨论得极其细致。我记得其中有一张图表，对比了传统命令行输入和图形化编程的认知负荷差异，数据非常有说服力。这让我意识到，先进的数控设备不光要“快”和“准”，更要“好用”。对于未来负责设备选型和引进的管理者来说，这本书提供的不仅仅是技术指标，更是一套评估设备人性化程度的全新视角。这对于提升整个工厂的生产效率和员工满意度，绝对是润物细无声的助益。

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