誤差理論與測(cè)試信號(hào)處理

前言

　　本書(shū)是在《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)測(cè)控技術(shù)與信息技術(shù)的快速發(fā)展而編寫(xiě)的，主要介紹誤差理論與測(cè)試信號(hào)處理的基本概念、理論和方法，以及在信號(hào)采集與處理中的實(shí)際應(yīng)用。誤差理論與數(shù)據(jù)處理已有很長(zhǎng)的發(fā)展歷史，廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、智能芯片和軟件編程技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)把工程技術(shù)人員從繁雜的數(shù)據(jù)處理與工程計(jì)算中解放了出來(lái)，科研人員可以花更多的時(shí)間去研究誤差理論與數(shù)據(jù)處理在信號(hào)的自動(dòng)采集與處理中的應(yīng)用問(wèn)題。誤差理論與數(shù)據(jù)處理也應(yīng)該從主要針對(duì)靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)向針對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)的處理，為了適應(yīng)這種從數(shù)據(jù)處理到信號(hào)處理的轉(zhuǎn)換，本書(shū)定名為《誤差理論與測(cè)試信號(hào)處理》。工程實(shí)踐中，需要大批對(duì)誤差理論與測(cè)試信號(hào)處理有深入了解的科研人員通過(guò)設(shè)計(jì)信號(hào)處理電路和編寫(xiě)數(shù)據(jù)處理程序解決工程測(cè)試中的各種信號(hào)處理問(wèn)題。通過(guò)《誤差理論與測(cè)試信號(hào)處理》以及其他相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，能夠?yàn)樵诠こ虘?yīng)用中解決實(shí)際的誤差分析與信號(hào)處理問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)?！　”緯?shū)內(nèi)容分為兩方面，一方面是誤差理論與數(shù)據(jù)處理的基本概念，另一方面是測(cè)試信號(hào)處理的理論與方法。誤差理論與數(shù)據(jù)處理主要涉及概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方面的基本概念，這與靜態(tài)數(shù)據(jù)處理的情況相同。對(duì)測(cè)試信號(hào)處理來(lái)說(shuō)，需要熟悉電路和信號(hào)兩方面的內(nèi)容。電路方面包括模擬和數(shù)字信號(hào)處理電路，后者主要是所謂的智能芯片；信號(hào)處理方面主要是信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理的基本理論與方法。信號(hào)采集也是測(cè)試信號(hào)處理的重要內(nèi)容，涉及傳感器與電子測(cè)量、A/D與D/A轉(zhuǎn)換和檢測(cè)技術(shù)及儀表等相關(guān)內(nèi)容。測(cè)試信號(hào)處理的引入，為誤差理論在信號(hào)處理方面的應(yīng)用拓展了道路，但與此同時(shí)必須兼顧所需的背景知識(shí)。　　本書(shū)以工程應(yīng)用為主要目的，盡量減少對(duì)有關(guān)理論的深入探討，力求通過(guò)工程應(yīng)用實(shí)例展示測(cè)試信號(hào)處理的思路和方法。全書(shū)分為8章，具體內(nèi)容安排如下。　　緒論部分簡(jiǎn)述測(cè)量、信號(hào)、數(shù)據(jù)、信息與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系；測(cè)量與測(cè)量誤差的基本概念；研究測(cè)量誤差的目的和意義。　　第1章介紹測(cè)量的定義與分類(lèi)；單位制與計(jì)量的基本概念；誤差的定義和有效數(shù)字的應(yīng)用等?！　〉?章是關(guān)于隨機(jī)誤差的處理，介紹隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)和分布特征，包括正態(tài)分布、均勻分布、三角形分布和反正弦分布等；算術(shù)平均值、數(shù)學(xué)期望、方差和標(biāo)準(zhǔn)差的概念和計(jì)算方法；異常數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)與處理以及信號(hào)與數(shù)據(jù)處理實(shí)例。　　第3章是系統(tǒng)誤差的處理，介紹系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和分類(lèi)方法；測(cè)量序列中系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除；系統(tǒng)誤差與檢測(cè)儀表測(cè)量精度的關(guān)系，包括溫度誤差的消除、非線(xiàn)性誤差的校正和測(cè)量?jī)x表精度等級(jí)評(píng)定等內(nèi)容?！　〉?章介紹函數(shù)誤差的處理，包括函數(shù)誤差的基本概念、函數(shù)誤差的合成與分配等內(nèi)容；分別針對(duì)定值系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和未定系統(tǒng)誤差給出了誤差合成公式；簡(jiǎn)述了誤差之間的相關(guān)性對(duì)函數(shù)誤差的影響和由此而引出的相關(guān)測(cè)量，且給出了相關(guān)測(cè)量的實(shí)例?！　〉?章介紹數(shù)據(jù)處理的基本方法--最小二乘法；以最小二乘原理為中心，對(duì)線(xiàn)性參數(shù)問(wèn)題采用矩陣方法求解，這樣安排有利于編程和工程應(yīng)用；對(duì)于非線(xiàn)性問(wèn)題，可以通過(guò)轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性參數(shù)問(wèn)題的方法求解；詳細(xì)討論了最小二乘數(shù)據(jù)處理的精度估計(jì)問(wèn)題，對(duì)包含精度估計(jì)信息的方差陣中的各協(xié)方差分量進(jìn)行了細(xì)致的討論；給出了較為詳細(xì)的數(shù)據(jù)與信號(hào)處理實(shí)例?！　〉?章是回歸分析，介紹一元線(xiàn)性回歸、非線(xiàn)性回歸和多元線(xiàn)性回歸；一元線(xiàn)性回歸中介紹了回歸效果檢驗(yàn)、回歸方程的精度分析和如何通過(guò)增加信號(hào)采集數(shù)量以提高回歸效果與回歸方程精度的方法；非線(xiàn)性回歸中介紹了分段直線(xiàn)回歸技術(shù)與實(shí)現(xiàn)、一般非線(xiàn)性模型的擬合以及直接非線(xiàn)性回歸等，且都給出了實(shí)例；多元線(xiàn)性回歸部分給出了一元線(xiàn)性回歸和非線(xiàn)性回歸統(tǒng)一的解決方案，并以較大篇幅介紹了線(xiàn)性遞推回歸的理論、方法和實(shí)例?！　〉?章是測(cè)量不確定度，包括測(cè)量不確定度的概念，標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類(lèi)評(píng)定和B類(lèi)評(píng)定，擴(kuò)展不確定度及評(píng)定和不確定度評(píng)定實(shí)例等內(nèi)容；通過(guò)實(shí)例將不確定度與測(cè)量?jī)x表精度等級(jí)評(píng)定相聯(lián)系，豐富了測(cè)量不確定度評(píng)定的實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容。　　第8章信號(hào)采集與處理的誤差分析中涉及內(nèi)容較多，有信號(hào)的表示與分類(lèi)，系統(tǒng)的性質(zhì)與分類(lèi)，測(cè)量系統(tǒng)的特性，測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差，信號(hào)的采集與處理，數(shù)字信號(hào)處理的誤差分析6方面的內(nèi)容。本章主要介紹誤差理論在模擬信號(hào)處理和離散信號(hào)處理中需要面對(duì)的基本問(wèn)題，如信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的誤差，動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差，信號(hào)采集中產(chǎn)生的誤差，信號(hào)的量化誤差，以及信號(hào)在DFT和FFT變換中產(chǎn)生的誤差等?！　　墩`差理論與測(cè)試信號(hào)處理》課程講授的是測(cè)量、誤差、精度、數(shù)據(jù)、信號(hào)和信息的基本概念和基本關(guān)系，是理工科各專(zhuān)業(yè)、學(xué)科和層次都應(yīng)具備的知識(shí)和技能。本書(shū)可直接作為“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”課程的教材使用，能夠使學(xué)生在信號(hào)的自動(dòng)采集與處理方面運(yùn)用誤差理論的基本概念，處理工程中的實(shí)際問(wèn)題；也能使學(xué)生對(duì)誤差理論在信號(hào)處理方面的應(yīng)用前景樹(shù)立信心，從而取得更好的學(xué)習(xí)效果。為了配合教師的授課和學(xué)生的學(xué)習(xí)，每章都配有習(xí)題，習(xí)題內(nèi)容與教材內(nèi)容相呼應(yīng)；部分習(xí)題有詳細(xì)解答在書(shū)后附錄中給出；大部分習(xí)題稍加修改即可作為試題使用?！　”緯?shū)由袁有臣執(zhí)筆并定稿，邵巍、崔鳳英、周春麗、王濤參編，童剛審閱，本書(shū)是誤差理論與數(shù)據(jù)處理課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)辛勤勞動(dòng)的成果，包含著老師們20多年誤差理論教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累和總結(jié)?！　?shū)中的不足和疏漏，敬請(qǐng)讀者指正，不勝感激?！　【幹摺　?011年10月

內(nèi)容概要

　　《誤差理論與測(cè)試信號(hào)處理》介紹測(cè)量和誤差的基本概念、基于最小二乘法的數(shù)據(jù)處理方法、測(cè)量不確定度評(píng)定和信號(hào)采集與處理中的誤差分析等，旨在使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握工程實(shí)踐中常見(jiàn)的對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行誤差分析的基本理論與處理方法。全書(shū)共分8章，內(nèi)容包括：測(cè)量、誤差與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)、隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差的處理、函數(shù)誤差、最小二乘法原理與應(yīng)用、回歸分析、測(cè)量不確定度和信號(hào)采集與處理的誤差分析等。本書(shū)強(qiáng)調(diào)誤差基本概念和信號(hào)處理的工程應(yīng)用，主要內(nèi)容圍繞著檢測(cè)儀表的測(cè)試精度展開(kāi)討論。
　　《誤差理論與測(cè)試信號(hào)處理》可作為高等院校測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)化、電子信息工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)誤差理論與數(shù)據(jù)處理課程的教材，同時(shí)可供科研院所及測(cè)試儀表生產(chǎn)廠(chǎng)家的工程技術(shù)人員在工程項(xiàng)目和產(chǎn)品的研究與設(shè)計(jì)中參考。

書(shū)籍目錄

緒論
　0.1 測(cè)量、信號(hào)、數(shù)據(jù)、信息與網(wǎng)絡(luò)
　0.2 測(cè)量與測(cè)量誤差
　0.3 研究測(cè)量誤差的目的和意義
第1章 測(cè)量誤差的基本概念
　1.1 測(cè)量及其分類(lèi)
　1.2 測(cè)量單位與計(jì)量
　1.3 測(cè)量誤差
　1.4 測(cè)量精度
　1.5 有效數(shù)字與數(shù)據(jù)運(yùn)算規(guī)則
　習(xí)題1
第2章 隨機(jī)誤差的處理
　2.1 隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)規(guī)律
　2.2 算術(shù)平均值原理
　2.3 加權(quán)算術(shù)平均值原理
　2.4 異常數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)與處理
　2.5 信號(hào)與數(shù)據(jù)處理實(shí)例
　習(xí)題2
第3章 系統(tǒng)誤差的處理
　3.1 系統(tǒng)誤差概述
　3.2 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)
　3.3 測(cè)量序列中系統(tǒng)誤差的減小與消除
　3.4 檢測(cè)儀表系統(tǒng)誤差的減小與消除
　3.5 儀表的測(cè)量精度
　習(xí)題3
第4章 函數(shù)誤差的處理
　4.1 函數(shù)誤差
　4.2 誤差的合成
　4.3 誤差的分配
　習(xí)題4
第5章 最小二乘法
　5.1 最小二乘原理
　5.2 線(xiàn)性參數(shù)最小二乘處理
　5.3 最小二乘估計(jì)舉例
　5.4 最小二乘的精度估計(jì)
　5.5 最小二乘精度估計(jì)舉例
　習(xí)題5
第6章 回歸分析
　6.1 一元線(xiàn)性回歸
　6.2 非線(xiàn)性回歸
　6.3 多元線(xiàn)性回歸
　習(xí)題6
第7章 測(cè)量不確定度
　7.1 不確定度的概念
　7.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類(lèi)評(píng)定
　7.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類(lèi)評(píng)定
　7.4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定
　7.5 不確定度評(píng)定實(shí)例
　習(xí)題7
第8章 信號(hào)采集與處理的誤差分析
　8.1 信號(hào)的表示與分類(lèi)
　8.2 系統(tǒng)的性質(zhì)與分類(lèi)
　8.3 測(cè)量系統(tǒng)的特性
　8.4 測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差
　8.5 信號(hào)的采集與處理
　8.6 數(shù)字信號(hào)處理的誤差分析
　習(xí)題8
　附錄A
　附錄B
　附錄C
　部分習(xí)題參考答案
　參考文獻(xiàn)

圖書(shū)封面

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