目錄
序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 正弦問題 1
1.2 變異正弦問題 4
1.3 引申正弦問題 6
1.3.1 周期信號的傅里葉分解 7
1.3.2 采樣定理 13
1.3.3 引申正弦問題的應(yīng)用 14
1.4 類正弦問題 16
1.4.1 沖擊峰值問題.16
1.4.2 簡單曲線的局部擬合 16
1.5 模型化測量問題.17
1.5.1 引言 17
1.5.2 測量的特點及需求 18
1.5.3 模型化測量特點的討論 19
1.5.4 模型化測量標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用的討論 20
1.5.5 模型化測量重點的討論 21
1.5.6 結(jié)論 22
參考文獻(xiàn) 22
第2章 數(shù)字化測量的基本知識 24
2.1 基本概念 24
2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 28
2.2.1 概述 28
2.2.2 基本組成和工作原理 33
2.2.3 指標(biāo)體系及校準(zhǔn)方法 35
2.3 觸發(fā)技術(shù) 39
2.4 多通道同步數(shù)據(jù)采集技術(shù) 41
2.4.1 引言 41
2.4.2 多變量動態(tài)測量 42
2.4.3 同步采集技術(shù)及問題 44
2.4.4 通道間延遲時間差 46
2.4.5 討論 46
2.4.6 結(jié)論 47
2.5 周期波形同步采樣 47
2.5.1 引言 47
2.5.2 測量原理及方法 48
2.5.3 同步條件的評估 49
2.5.4 實驗驗證 50
2.5.5 討論 52
2.5.6 結(jié)論 52
2.6 等效采樣技術(shù) 52
2.6.1 硬件等效采樣 52
2.6.2 軟件等效采樣 53
2.7 數(shù)字化測量的問題討論 58
參考文獻(xiàn) 59
第3章 正弦波形參數(shù)估計 62
3.1 概述 62
3.2 幅度估計 62
3.2.1 峰峰值法 63
3.2.2 有效值法 63
3.2.3 絕對值平均法 64
3.2.4 傅里葉變換法 65
3.3 頻率估計 66
3.3.1 過零點檢測法 66
3.3.2 傅里葉變換法 67
3.4 直流分量估計 67
3.4.1 峰峰值法 67
3.4.2 平均值法 67
3.5 相位估計 67
3.5.1 過零點參考定位法 68
3.5.2 傅里葉變換法 68
3.6 三參數(shù)正弦波最小二乘擬合 68
3.6.1 三參數(shù)正弦波最小二乘擬合——矩陣算法 69
3.6.2 三參數(shù)正弦波最小二乘擬合——代數(shù)方程算法 71
3.6.3 三參數(shù)正弦波最小二乘擬合的討論 72
參考文獻(xiàn) 73
第4章 四參數(shù)正弦波最小二乘擬合 75
4.1 概述 75
4.1.1 引言 75
4.1.2 正弦擬合的效果評估 77
4.1.3 降低估計誤差的手段 78
4.1.4 正弦曲線擬合的應(yīng)用討論 79
4.2 四參數(shù)正弦波最小二乘擬合——矩陣迭代算法 79
4.3 四參數(shù)正弦波最小二乘擬合——線性方程組法 81
4.4 四參數(shù)正弦波最小二乘擬合——頻率迭代法 84
4.4.1 三參數(shù)正弦曲線擬合的問題討論 84
4.4.2 四參數(shù)正弦曲線擬合 86
4.4.3 收斂性 87
4.4.4 仿真驗證 88
4.4.5 實驗驗證 89
4.4.6 結(jié)論 90
4.5 四參數(shù)正弦波最小二乘擬合——頻率估計法 91
4.5.1 正弦信號序列的頻率估計 91
4.5.2 四參數(shù)正弦曲線擬合 92
4.5.3 仿真驗證 92
4.5.4 結(jié)論 92
4.6 非均勻采樣正弦波四參數(shù)最小二乘擬合——頻率迭代法 93
4.6.1 原理過程 94
4.6.2 收斂性 97
4.6.3 仿真驗證 97
4.6.4 實驗驗證 100
4.6.5 討論 100
4.6.6 結(jié)論 101
4.7 殘周期正弦波四參數(shù)最小二乘擬合 101
4.7.1 三參數(shù)正弦曲線擬合 102
4.7.2 討論 103
4.7.3 殘周期正弦波形四參數(shù)擬合法 104
4.8 殘周期正弦曲線擬合的比較 113
4.8.1 引言 113
4.8.2 基本思想及條件設(shè)定.113
4.8.3 仿真實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理 113
4.8.4 討論 119
4.8.5 結(jié)論 120
4.9 四參數(shù)正弦波組合式擬合算法 120
4.9.1 引言 120
4.9.2 三參數(shù)正弦擬合法.121
4.9.3 四參數(shù)正弦擬合法——頻率迭代法 124
4.9.4 組合式四參數(shù)正弦波擬合算法 126
4.9.5 實驗驗證 127
4.9.6 討論 129
4.9.7 結(jié)論 129
4.10 四參數(shù)正弦擬合軟件的評價方法 130
4.10.1 四參數(shù)正弦擬合過程.130
4.10.2 指標(biāo) 131
4.10.3 四參數(shù)正弦擬合軟件的評價 132
4.10.4 實驗結(jié)果及結(jié)論.135
4.11 四參數(shù)正弦擬合的快速算法 136
4.11.1 引言 136
4.11.2 正弦擬合時間的影響量 137
4.11.3 正弦擬合的快速算法.143
4.11.4 實驗驗證 143
4.11.5 討論 145
4.11.6 結(jié)論 145
4.12 正弦擬合法比較 145
參考文獻(xiàn) 146
第5章 正弦波形序列的抖動分析及單頻濾波 151
5.1 正弦波形序列的單頻濾波 151
5.1.1 基本思想 152
5.1.2 時域濾波的實現(xiàn).153
5.1.3 單頻濾波器的頻域表示 155
5.1.4 邊緣效應(yīng)及其消除 157
5.1.5 仿真驗證 158
5.1.6 結(jié)論 158
5.2 正弦波形序列的抖動分析 159
5.2.1 概述 159
5.2.2 模型滑動擬合法評價正弦波形的抖動 160
5.2.3 仿真結(jié)果 160
5.2.4 實驗例證 164
5.2.5 結(jié)論 167
參考文獻(xiàn) 168
第6章 周期信號的諧波分析 170
6.1 概述 170
6.1.1 周期信號的傅里葉分解 171
6.1.2 傅里葉分析中的幾個問題 173
6.1.3 周期信號的諧波測量.174
6.2 周期信號的諧波分析 174
6.2.1 問題的提出 174
6.2.2 測量思想及原理方法.175
6.2.3 誤差分析 176
6.2.4 仿真驗證 178
6.2.5 實驗驗證 180
6.2.6 結(jié)論 181
6.3 周期信號的次諧波分析 181
6.4 周期信號的相關(guān)分析 183
6.4.1 引言 183
6.4.2 周期信號相關(guān)函數(shù)的定義 183
6.4.3 測量原理與方法 183
6.4.4 實驗驗證 185
6.4.5 仿真驗證 186
6.4.6 結(jié)論 187
6.5 信號周期的數(shù)字化測量 188
6.5.1 引言 188
6.5.2 信號周期的測量原理和方法 188
6.5.3 基波序列的最小二乘正弦曲線擬合 189
6.5.4 誤差與不確定度分析 190
6.5.5 仿真驗證 190
6.5.6 結(jié)論 192
參考文獻(xiàn) 192
第7章 正弦波形噪聲及失真的數(shù)字化測量 194
7.1 概述 194
7.2 參數(shù)擬合法總失真測量 195
7.2.1 總失真度及信噪比的定義 195
7.2.2 量化誤差的有效值 196
7.2.3 量化誤差對正弦信號源波形失真度評價的影響及修正 197
7.2.4 正弦信號源波形總失真度的評價 198
7.2.5 仿真驗證 200
7.2.6 誤差分析 200
7.2.7 結(jié)論 202
7.3 諧波分析法總失真測量 202
7.3.1 引言 202
7.3.2 周期信號的傅里葉分解 203
7.3.3 測量原理及方法 204
7.3.4 誤差分析 206
7.3.5 仿真驗證 208
7.3.6 結(jié)論 208
7.4 局域失真測量 209
7.4.1 引言 209
7.4.2 幾種失真的討論 210
7.4.3 局域失真的定義及測量實現(xiàn) 211
7.4.4 實驗驗證 213
7.4.5 討論 214
7.4.6 結(jié)論 215
7.5 殘周期失真測量 215
7.5.1 引言 215
7.5.2 基本原理和方法 216
7.5.3 實驗驗證 218
7.5.4 討論 219
7.5.5 結(jié)論 219
7.6 正弦序列噪聲測量 220
7.6.1 引言 220
7.6.2 正弦波擬合法評價動態(tài)噪聲 220
7.6.3 動態(tài)噪聲評價中的幾個問題 222
7.6.4 實驗驗證 222
7.6.5 結(jié)論 222
7.7 周期信號的總失真度測量 223
7.7.1 周期波形總失真度的定義 223
7.7.2 測量原理與方法 224
7.7.3 仿真驗證 226
7.7.4 實驗驗證 228
7.7.5 結(jié)論 229
7.8 序列已知的周期信號總失真度測量 230
7.8.1 引言 230
7.8.2 基于序列的周期波形總失真度的計算 230
7.8.3 測量原理與方法 231
7.8.4 仿真實驗驗證 232
7.8.5 實驗驗證 235
7.8.6 結(jié)論 236
參考文獻(xiàn) 237
第8章 正弦波最小二乘擬合參數(shù)的誤差界 239
8.1 概述 239
8.2 四個擬合正弦參數(shù)的誤差界 240
8.2.1 諧波失真帶來的參數(shù)估計誤差 240
8.2.2 由噪聲和抖動造成的誤差 244
8.2.3 結(jié)論 248
8.3 量化誤差影響的誤差界 248
8.3.1 基理分析 248
8.3.2 基本思想 250
8.3.3 仿真實驗及數(shù)據(jù)處理——8bit A/D 251
8.3.4 仿真實驗及數(shù)據(jù)處理——12bit A/D 282
8.3.5 仿真實驗及數(shù)據(jù)處理——16bit A/D 313
8.3.6 仿真實驗及數(shù)據(jù)處理——24bit A/D 344
8.3.7 仿真實驗及數(shù)據(jù)處理——32bit A/D 376
8.4 序列長度對正弦參數(shù)擬合誤差界的影響407
8.4.1 引言 407
8.4.2 基本思想及條件設(shè)定 408
8.4.3 仿真實驗及數(shù)據(jù)處理 409
8.4.4 機(jī)理分析及討論.423
8.4.5 結(jié)論 425
8.5 序列長度對有效位數(shù)擬合誤差界的影響 425
8.5.1 引言 425
8.5.2 基本思想及條件設(shè)定 426
8.5.3 仿真實驗及數(shù)據(jù)處理 427
8.5.4 討論 439
8.5.5 結(jié)論 440
8.6 量化導(dǎo)致的擬合正弦參數(shù)誤差界的條件規(guī)律 440
8.6.1 引言 440
8.6.2 基本思想及條件設(shè)定 441
8.6.3 仿真實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理 441
8.6.4 正弦參數(shù)擬合誤差定律——北航定律 451
8.6.5 討論 452
8.6.6 結(jié)論 455
8.7 正弦參數(shù)擬合的不確定度評估 455
8.7.1 引言 455
8.7.2 正弦波形最小二乘擬合 455
8.7.3 擬合參數(shù)的誤差界 456
8.7.4 誤差界應(yīng)用中存在的問題 458
8.7.5 擬合參數(shù)的不確定度評定過程 461
8.7.6 評定示例 462
8.7.7 討論 465
8.7.8 結(jié)論 465
參考文獻(xiàn) 466
第9章 正弦載波的調(diào)制信號解調(diào) 468
9.1 概述 468
9.2 AM信號解調(diào) 468
9.2.1 引言 468
9.2.2 用模型滑動擬合法解調(diào)正弦載波的調(diào)幅信號 469
9.2.3 仿真驗證 469
9.2.4 實驗例證 472
9.2.5 結(jié)論 473
9.3 滑動模型法 FM 信號解調(diào) 474
9.3.1 引言 474
9.3.2 用模型滑動擬合法解調(diào)正弦載波的調(diào)頻信號 474
9.3.3 仿真驗證 475
9.3.4 實驗例證 476
9.3.5 結(jié)論 477
9.4 希爾伯特變換法FM信號解調(diào) 477
9.4.1 引言 477
9.4.2 基本原理 477
9.4.3 Hilbert變換用于FM解調(diào)中的幾個問題 480
9.4.4 數(shù)據(jù)處理方式 481
9.4.5 實驗驗證 482
9.4.6 結(jié)論 483
9.5 直接鑒相法 PM 信號解調(diào) 484
9.5.1 引言 484
9.5.2 用模型滑動擬合法解調(diào)正弦載波的調(diào)相信號 484
9.5.3 仿真驗證 487
9.5.4 實驗例證 488
9.5.5 結(jié)論 489
9.6 頻率積分法 PM 信號解調(diào) 489
9.6.1 引言 489
9.6.2 用模型滑動擬合法解調(diào)正弦載波的調(diào)相信號 490
9.6.3 仿真驗證 492
9.6.4 實驗例證 493
9.6.5 結(jié)論 495
9.7 調(diào)制度測量儀校準(zhǔn) 495
9.7.1 引言 495
9.7.2 基本原理 495
9.7.3 寬帶調(diào)制度分析儀的校準(zhǔn) 497
9.7.4 實驗驗證 498
9.7.5 討論 501
9.7.6 結(jié)論 503
9.8 任意函數(shù)波形的數(shù)字化生成方法 503
9.8.1 問題的提出 504
9.8.2 任意函數(shù)波形的數(shù)字化生成方法 505
9.8.3 用任意波發(fā)生器產(chǎn)生所需信號波形 507
9.8.4 結(jié)論 507
參考文獻(xiàn) 507
第10章 測量不確定度評定 509
10.1 概述 509
10.2 有效位數(shù)測量 509
10.2.1 信號源失真對有效位數(shù)的影響及修正 509
10.2.2 有效位數(shù)不確定度評定 514
10.3 交流增益和信號幅度測量 520
10.3.1 測量原理與方法 520
10.3.2 測量不確定度模型 521
10.3.3 測量數(shù)據(jù)及處理 523
10.3.4 合成不確定度計算 526
10.3.5 擴(kuò)展不確定度 527
10.3.6 測量結(jié)果的最終表述 527
10.3.7 結(jié)論 527
10.4 采集速率測量 528
10.4.1 測量原理與方法 528
10.4.2 測量不確定度模型 529
10.4.3 測量數(shù)據(jù)及處理 531
10.4.4 合成不確定度計算 534
10.4.5 擴(kuò)展不確定度 535
10.4.6 測量結(jié)果的最終表述 535
10.4.7 結(jié)論 535
10.5 正弦信號頻率測量 535
10.5.1 引言 535
10.5.2 測量原理與方法 536
10.5.3 測量不確定度模型 536
10.5.4 測量數(shù)據(jù)及處理 539
10.5.5 合成不確定度計算 542
10.5.6 擴(kuò)展不確定度 542
10.5.7 測量結(jié)果的最終表述 542
10.5.8 結(jié)論 543
10.6 相位差測量 543
10.6.1 測量原理與方法 543
10.6.2 測量不確定度模型 545
10.6.3 測量數(shù)據(jù)及處理 547
10.6.4 合成不確定度計算 553
10.6.5 擴(kuò)展不確定度 554
10.6.6 測量結(jié)果的最終表述 554
10.6.7 結(jié)論 555
10.7 直流偏移測量 555
10.7.1 測量原理與方法 555
10.7.2 測量不確定度模型 556
10.7.3 測量數(shù)據(jù)及處理 558
10.7.4 合成不確定度計算 561
10.7.5 擴(kuò)展不確定度 562
10.7.6 測量結(jié)果的最終表述 562
10.7.7 結(jié)論 563
參考文獻(xiàn) 563
第11章 應(yīng)用示例 565
11.1 概述 565
11.2 延遲測量 565
11.2.1 放大器延遲 565
11.2.2 觸發(fā)延遲——量子化測量法 572
11.2.3 觸發(fā)延遲——變頻測量法.577
11.2.4 通道間延遲時間差 582
11.3 采樣均勻性測量 592
11.3.1 引言 592
11.3.2 測量原理和方法 593
11.3.3 誤差分析及不確定度評定 594
11.3.4 仿真驗證 595
11.3.5 實測結(jié)果及說明 596
11.3.6 結(jié)論 596
11.4 非均勻采樣系統(tǒng)時基失真測量 597
11.4.1 引言 597
11.4.2 測量原理和方法 597
11.4.3 仿真實驗結(jié)果 599
11.4.4 實測結(jié)果驗證 601
11.4.5 結(jié)論 602
11.5 非均勻采樣系統(tǒng)的修正與補(bǔ)償 602
11.5.1 引言 602
11.5.2 測量原理和方法 603
11.5.3 仿真實驗結(jié)果 606
11.5.4 實測結(jié)果及說明 608
11.5.5 誤差分析及不確定度評定 610
11.5.6 結(jié)論 610
11.6 觸發(fā)點測量 610
11.6.1 引言 610
11.6.2 測量原理和方法 611
11.6.3 實驗驗證 613
11.6.4 討論 616
11.6.5 結(jié)論 617
11.7 捷變正弦信號源波形建立時間的精確測量 617
11.7.1 引言 617
11.7.2 原理方法 618
11.7.3 實驗驗證 620
11.7.4 不確定度分析 622
11.7.5 討論 624
11.7.6 結(jié)論 625
11.8 復(fù)雜通信信號波形的事件分解合成及定位 625
11.8.1 引言 625
11.8.2 基本原理方法 626
11.8.3 實驗驗證 629
11.8.4 討論 630
11.8.5 結(jié)論 630
11.9 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)非典型采樣故障的特征識別與定量表征 631
11.9.1 引言 631
11.9.2 故障特征及識別 631
11.9.3 故障特征分析及表征 632
11.9.4 討論 636
11.9.5 結(jié)論 636
11.10 激光多普勒沖擊校準(zhǔn) 638
11.10.1 加速度一次沖擊校準(zhǔn)原理 638
11.10.2 校準(zhǔn)裝置及工作過程 640
11.10.3 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果處理 642
11.10.4 實驗驗證 643
11.10.5 結(jié)論 646
11.11 峰值擬合法 646
11.11.1 引言 646
11.11.2 測量原理 647
11.11.3 校準(zhǔn)裝置及工作過程 647
11.11.4 實驗驗證 648
11.11.5 討論 650
11.11.6 結(jié)論 651
11.12 隨機(jī)振動測量 651
11.12.1 引言 651
11.12.2 測量原理與方法 652
11.12.3 實驗驗證 653
11.12.4 討論 655
11.12.5 結(jié)論 656
11.13 基于正弦失真測量的A/D動態(tài)有效位數(shù)評價 656
11.13.1 引言 656
11.13.2 動態(tài)有效位數(shù)的定義及擬合測量 656
11.13.3 測量原理與方法 657
11.13.4 仿真實驗驗證 658
11.13.5 實驗驗證 660
11.13.6 討論 661
11.13.7 結(jié)論 661
鳴謝 661
參考文獻(xiàn) 662
后記 671