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出版者:

作者:Barué, Gérard

出品人:

页数:430

译者:

出版时间:2008-7

价格:1058.00 元

装帧:

isbn号码:9780470089965

丛书系列:

图书标签:

• 微波工程
• 微波技术
• 射频电路
• 电磁场
• 传输线
• 天线
• 微波器件
• 匹配网络
• 微波测量
• 高频电路

精密测量与传感技术：原理、方法与应用 书籍简介 本书深入探讨了精密测量与传感技术的理论基础、关键方法和广泛应用，旨在为电子工程、自动化、物理学、材料科学等领域的学生、研究人员和工程师提供一本全面而深入的参考指南。在当今高度依赖精确数据和实时反馈的工业、科研和日常生活中，精密测量已成为衡量技术水平的核心能力之一。本书正是在这一背景下，系统梳理了从基本物理效应的利用到复杂系统集成的全过程。 全书共分为六大部分，涵盖了从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 第一部分：测量科学与传感基础 本部分首先建立了测量的基本框架和理论基础。详细阐述了测量的定义、不确定度分析（包括系统误差与随机误差的处理）、量值溯源体系的建立。重点剖析了误差的传播规律，并介绍了如何利用最小二乘法等统计工具对测量数据进行最优估计。随后，深入讲解了各类传感器的基本工作原理，包括物理量到电信号转换的基本机制，如电阻式、电容式、电感式、压电效应和光电效应等。对传感器的静态和动态性能指标（如灵敏度、线性度、迟滞、分辨率和频率响应）进行了严谨的数学描述和实验评估方法。特别强调了数字信号采集中的量化误差、混叠现象及其抑制技术。 第二部分：物理量的高精度测量技术 本部分聚焦于几种核心物理量的精密测量技术。 温度测量： 详细分析了基于电阻温度检测器（RTD）、热电偶（Thermocouple）以及精密红外辐射温度计的原理。对于高精度应用，重点讨论了铂电阻标准（ITS-90）的实现和校准流程，以及非接触式温度测量中的斯蒂芬-玻尔兹曼定律应用及其大气校正。 力与压力测量： 深入探讨了基于应变片（Strain Gauge）的桥式电路设计，包括全桥、半桥配置对温度补偿和信号放大的要求。压力测量方面，详细介绍了薄膜式、扩散硅式传感器，并阐述了压力标准器的传递机制。 位移与形变测量： 涵盖了电感式、电容式位移传感器，以及激光干涉测量技术在纳米级位移检测中的应用。对LVDT（线性可变差动变压器）的结构优化和抗干扰设计进行了详细分析。 流量与液位测量： 比较了容积式、差压式（如孔板流量计的修正系数）、超声波时差法以及科里奥利质量流量计的工作原理和精度限制。 第三部分：电磁量与光学量的精密测量 现代科学研究和工业控制严重依赖于对电磁和光学信号的精确量化。 精密电量测量： 重点研究了高精度电流、电压、电阻、电容和电感的标准测量方法。讨论了基于量子霍尔效应和约瑟夫森结的标准电压源的实现。在交流测量方面，深入分析了数字万用表（DMM）内部的交直流转换技术，以及LCR测试仪的阻抗测量精度优化。 信号调理与处理： 详细解析了低噪声放大器（LNA）的设计，斩波稳定技术在直流信号测量中的应用，以及模数转换器（ADC）的选型标准，特别是Sigma-Delta ($Sigma-Delta$) ADC在提高有效位数（ENOB）方面的优势。 光学测量： 涵盖了光功率、光谱分析和光纤传感的原理。对干涉测量法（如迈克尔逊干涉仪）在长度和折射率测量中的高精度应用进行了详尽的数学建模，并讨论了光电倍增管（PMT）和雪崩光电二极管（APD）的噪声特性。 第四部分：数据采集系统与系统集成 本部分将分散的传感器技术汇集成一个可靠的测量系统。 数据采集（DAQ）系统设计： 阐述了多通道、高通道密度DAQ系统的架构选择（如并行采集与复用采集）。详细讨论了数据总线（如PCIe、Ethernet）的选择对系统吞吐量和延迟的影响。 系统校准与验证： 强调了测量系统级联误差的分析。介绍了“黄金标准”在系统校准中的地位，以及使用随机数发生器和噪声源对系统动态范围进行全面测试的方法。 嵌入式系统与实时处理： 讨论了如何利用FPGA和高性能微控制器实现数据预处理、滤波和实时反馈控制。重点分析了如何设计高效的数字滤波器（FIR与IIR）来去除工频干扰和随机噪声，同时保证信号的时序同步性。 第五部分：不确定度评定与计量学 本书的理论深度体现在对不确定度分析的系统性讲解。 ISO GUM 标准的实践应用： 详细解读了《测量不确定度表示指南》（GUM）的核心概念，区分了标准不确定度与合成不确定度。 A类与B类不确定度的评定： 提供了大量实例，演示如何将基于重复测量的A类评定方法与基于规范、经验和参考数据的B类评定方法有机结合。 有效数字与测量报告： 规范了测量结果的有效数字的保留规则，并指导读者撰写符合国际标准的测量不确定度报告，确保测量结果的可信度和可比性。 第六部分：前沿传感技术与智能应用 本部分展望了精密测量领域的新趋势。 MEMS/NEMS 传感器： 介绍了微机电系统技术在实现小型化、低功耗高灵敏度传感器（如压力、惯性传感器）中的突破。探讨了制造工艺对器件性能的决定性影响。 量子传感： 概述了原子钟、NV色心（氮-空位中心）在磁场和应力测量中的最新进展，展示了超越经典极限的测量潜力。 智能传感网络： 讨论了传感器数据融合技术，利用卡尔曼滤波（Kalman Filter）和粒子滤波（Particle Filter）算法整合来自不同传感器的数据，以提高系统的鲁棒性和整体精度。 本书结构严谨，理论阐述清晰，结合了大量工程实例和实际案例分析，力求使读者不仅理解“如何测量”，更深刻理解“为何以这种方式测量”，从而培养出严谨的科学计量思维。它不仅是高等院校相关专业课程的理想教材，也是一线工程师进行精密仪器设计与数据分析的必备工具书。

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对于那些希望深入了解现代通信系统中信道建模和传输特性的读者，我强烈推荐这本《电磁波传播与信道建模》。这本书的视角非常独特，它没有停留在经典的自由空间传播理论上，而是聚焦于真实、复杂的传播环境。作者对多径效应的讲解尤其到位，他不仅解释了瑞利衰落和莱斯衰落的统计模型，还详细描述了这些模型是如何从物理散射机制中推导出来的。书中对“时延扩展”和“相干带宽”的定义和计算方法，清晰地揭示了为什么高速移动的通信系统会面临码间串扰（ISI）的问题。我特别喜欢其中关于室内和城市环境传播损耗模型的章节，它将经验性的路径损耗因子（如泊松模型中的α值）与实际的城市布局、建筑物密度联系起来，而不是简单地给出一个固定的衰减常数。此外，书中对穿透损耗和衍射损耗的分析，也为设计覆盖系统提供了坚实的理论基础。读完这本书，你对无线信号在空气中“跳舞”的理解将上升到一个全新的高度，你不再只是被动地接受衰落，而是能主动地去预测和补偿它，真正掌握了信道特性的“脾气秉性”。

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这本《电磁波理论基础》简直是为我量身定做的入门宝典！我之前对麦克斯韦方程组的理解总是停留在公式的堆砌上，感觉像是背诵天书。但这本书的讲解方式非常直观，它没有直接抛出复杂的数学推导，而是用一系列生动的物理图像来构建起电磁场的完整概念。比如，书中对“位移电流”的阐述，作者花了整整一个章节，从静电场和稳恒磁场的局限性入手，逐步引导读者体会到变化的电场如何产生“电流”效应，这让我茅塞顿开。更值得称赞的是，它对边界条件的讨论极其细致，无论是导体、电介质还是理想磁性材料，每一种界面上的电场和磁场分量如何相互制约，书里都用清晰的矢量图和详细的例题进行了演算。特别是关于波的反射和折射部分，作者巧妙地引入了斯涅耳定律的矢量形式，让我明白了为什么在不同介质中波的传播方向会发生变化，这比起单纯记忆公式要深刻得多。阅读这本书的过程，就像是有人手把手领着我走过了一片布满荆棘的数学丛林，最终抵达了对电磁波本质的清晰认知。如果你的目标是真正理解电磁波的物理本质，而不是仅仅学会解题，那么这本书绝对是你的首选。

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我不得不说，这本《射频电路设计与分析》彻底颠覆了我对高频电子学的固有认知。我之前总觉得射频设计是一门充满了“经验主义”的学科，充斥着各种无法用简单公式解释的现象，比如为什么电感在低频时是储能元件，到了高频却成了短路器。这本书却用一种非常严谨和量化的方式，系统地解释了这些反直觉的现象。它的核心优势在于对“集总电路”和“分布电路”概念的清晰划分。在讨论集总电路时，它对寄生参数的影响进行了深入分析，特别是“Q值”的引入，完美解释了为什么滤波器和谐振腔的性能会受到损耗的影响。更精彩的是，书中对史密斯圆图的讲解，简直是教科书级别的典范。作者不仅仅展示了如何用圆图匹配阻抗，还深入探讨了圆图背后的几何意义——它其实是将复平面上的线性关系转化为了单位圆上的角度关系。通过大量的实例，比如电压反射系数Γ和回波损耗S11之间的换算，我终于明白了为什么在微波工程中，S参数比Z参数和Y参数更为常用。这本书的深度足够让你在理论上站稳脚跟，广度又能覆盖到实际工程中的常用工具，是一本非常实用的“进阶指南”。

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这本《噪声与随机过程在电子系统中的应用》与其说是一本技术书，不如说是一本帮你建立系统性思维的“心法秘籍”。在电子系统，特别是接收机设计中，噪声无处不在，但如何量化和最小化它，往往是区分普通设计和顶尖设计的关键。本书开篇就花大力气铺垫了概率论和随机过程的基础知识，但它巧妙地将这些数学工具与实际的电子噪声源紧密联系起来。它不仅仅罗列了热噪声、散弹噪声、闪烁噪声这些基本噪声类型，更关键的是，它教你如何计算系统总噪声系数（Noise Figure），并解释了为什么中频放大器（如混频器后的放大级）对整体系统的噪声性能至关重要——这完全归功于“级联噪声系数”的公式。书中对“白噪声”和“有色噪声”的频谱特性分析，也让我对滤波器的设计有了更深的理解，明白了滤波的目的不仅仅是为了抑制带外信号，更是为了限制输入噪声的带宽。这种从统计学高度俯瞰系统性能的做法，让我学会了在设计之初就预留出足够的抗干扰裕度，而不是事后亡羊补牢。对于任何从事高灵敏度接收机或低电平信号处理的人来说，这本书提供的分析框架是无价之宝。

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《天线原理与设计实践》这本书的特色在于，它成功地在高度理论化的天线辐射模型与实际工程可操作性之间架起了一座坚实的桥梁。很多天线书要么过于偏重理论推导，让人望而却步，要么又过于简化，导致设计出来的天线性能不佳。但这本书的平衡点把握得非常好。例如，在讲解偶极天线时，它不仅推导了远场辐射方向图的余弦关系，还紧接着讨论了如何通过调整馈电点和导线长度来优化带宽和输入阻抗。书中花费了大量篇幅介绍了几种关键天线类型，比如缝隙天线、微带贴片天线以及螺旋天线。对于微带贴片天线，作者非常细致地分析了边缘效应和介质损耗对工作频率和效率的负面影响，并给出了几种常用的边缘补偿设计方法。最让我印象深刻的是，书中附带的软件仿真案例分析，它展示了如何利用时域有限差分法（FDTD）来验证理论计算结果，这种理论与仿真相结合的教学方法，极大地提升了我的设计信心。读完这本书，我感觉自己不再是仅仅会画天线结构图的绘图员，而是真正理解了天线如何与自由空间进行能量交换的工程师。

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