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isbn号码:9787540624910

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深入理解现代电子测量技术：基础理论、前沿应用与实践案例分析 本书面向电子工程、通信工程、自动化、物理学等相关专业的学生、工程师以及科研人员，旨在全面深入地阐述现代电子测量技术的核心原理、关键方法及其在实际工程中的应用。我们力求提供一个既有扎实的理论基础，又紧密贴合行业发展前沿的综合性学习资源。 --- 第一部分：测量科学的基石与发展脉络 本部分将构建读者对测量理论的系统认知，理解现代计量体系的构建逻辑。 第一章：测量学的基本概念与发展历程 测量学的范畴与任务： 明确测量的定义、目的及其在科学研究和工程实践中的核心地位。探讨测量误差的本质，区分绝对误差、相对误差、系统误差与随机误差。 计量学基础： 深入解析国际单位制（SI）的基本单位、导出单位及其相互关系。重点介绍量值、不确定度、准确度、精度、灵敏度等核心术语的精确内涵与区分。 误差的理论分析： 阐述误差的概率分布模型（如正态分布），介绍数据处理中的显著性检验方法，如格里布斯检验（Grubbs’ Test）和科克伦检验（Cochran’s Test）。讨论如何通过统计学方法对测量数据进行可靠性评估和误差补偿。 第二章：传感器与信号调理技术 传感器原理与分类： 系统梳理电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式等各类传感器的物理原理。详细分析热敏电阻、应变片、霍尔效应传感器、光纤传感器的静态与动态特性。 信号的获取与预处理： 深入探讨信号调理电路的设计，包括放大器（跨阻放大器、仪表放大器）的选择与噪声抑制技术。讲解滤波器的设计，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆滤波器的幅频特性与相位特性对比。 数字化前端： 详细介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的关键参数，如有效位数（ENOB）、采样率、量化噪声。对比分析逐次逼近型、Σ-Δ型和流水线型ADC的优劣及其适用场景。 --- 第二部分：核心电子测量仪器与系统 本部分聚焦于现代实验室和工业现场最常用的几类精密测量仪器，解析其工作原理和高级功能。 第三章：数字示波器（DSO）与波形分析 示波器架构与原理： 解析数字示波器的前端衰减器、采样保持电路、高速ADC和存储管理系统的协同工作机制。讨论实时采样与等效时间采样的原理区别。 高级触发与测量： 深入讲解边沿触发、脉冲宽度触发、欠幅触发和序列触发等复杂模式的应用。介绍光标测量、参数测量（如Vpp、RMS、频率）的准确性依赖因素。 串行总线分析： 详细阐述示波器如何实现对I2C、SPI、UART、CAN等常用嵌入式通信协议的解码与协议层分析，这对于嵌入式系统调试至关重要。 第四章：信号源与函数发生器 信号源的分类与性能指标： 区分任意波形发生器（AWG）、函数发生器和脉冲信号发生器。重点分析输出阻抗匹配、谐波失真（THD）和相位噪声对测试结果的影响。 任意波形生成技术： 探讨基于查找表（LUT）和直接数字合成（DDS）技术的波形生成原理。分析DDS技术中是否存在“杂散”（Spurs）的来源及抑制方法。 脉冲与激励信号： 讲解精密脉冲发生器在时序测试、TDR（时域反射测量）和阶跃响应测试中的应用，以及其上升沿/下降沿时间控制的精度要求。 第五章：精密万用表与LCR/阻抗分析仪 万用表的测量原理： 深入解析数字万用表如何实现电压、电流和电阻的精确测量，重点讨论二极管测试和温度测量的原理。 LCR测试与阻抗谱： 阐述电感（L）、电容（C）、电阻（R）的低电平精确测量技术。重点解析阻抗分析仪如何通过扫频测量元件在不同频率下的复数阻抗，并提取出等效电路参数（如ESR、Q值）。 元件参数对电路的影响： 分析寄生电容和电感对高频电路性能的影响，以及如何利用阻抗分析仪进行元器件选型验证。 --- 第三部分：系统级测试与仪器互联 本部分着眼于将单个仪器组合成高效的测试系统，实现自动化和复杂参数的同步测量。 第六章：数据采集系统（DAQ）与总线接口 分布式测量架构： 介绍PXIe、LXI、USB等主流仪器总线标准的工作原理和性能对比。分析不同总线在数据吞吐量、实时性方面的优缺点。 多通道同步采集： 讲解如何设计和配置多通道数据采集系统，确保通道间的时间同步性。讨论时钟源（如10MHz参考时钟）的分配与抖动管理。 软件定义仪器（SDI）： 介绍基于FPGA和高速处理器实现的软件定义测量平台的概念，以及它在定制化测试场景中的优势。 第七章：网络分析与矢量测量 S参数理论基础： 详细解释散射参数（S参数）的物理意义，以及它如何描述高频器件的输入/输出特性、传输损耗和匹配情况。 矢量网络分析仪（VNA）： 解析VNA的架构，包括频率合成器、混频器、解调器和校准单元。深入探讨VNA的校准流程（SOLT、OSL等），以及校准平面选择对测量的影响。 时域转换（TDR/TDT）： 介绍S参数向时域信号（如反射和透射）的快速傅里叶变换（IFFT）转换过程，并探讨TDR在PCB走线特性阻抗测量和故障定位中的应用。 第八章：高频与射频（RF）测量技术 频谱分析仪（SA）： 剖析SA的扫描接收机原理，重点解析分辨率带宽（RBW）、视频带宽（VBW）和扫描时间对频谱细节捕获的影响。讲解噪声平台和三阶截点（IP3）的意义。 功率测量与校准： 介绍平均功率、峰值功率和脉冲功率的测量方法，以及功率计、功率探头的选型标准。讨论射频测试中的线缆损耗补偿和功率计的平坦度校准。 调制信号分析： 探讨矢量信号分析仪（VSA）如何测量数字调制信号（如QPSK、16-QAM），并评估关键指标如误差矢量幅度（EVM）和星座图的质量。 --- 第四部分：测量系统的设计、验证与可靠性 本部分从系统集成和质量控制的角度，提升读者的工程实践能力。 第九章：测试系统的设计与验证 测试需求的明确与转化： 如何将产品规格转化为可量化的测试指标（Test Specifications）。探讨测试系统的灵敏度、动态范围和覆盖率的设计裕度。 夹具设计与接地技术： 强调测试夹具对高频测量的决定性影响。介绍屏蔽、去耦和多点接地技术在降低共模噪声和串扰中的作用。 自动化测试软件开发： 介绍主流测试编程语言（如LabVIEW, Python, C）在仪器控制中的应用框架。讨论测试序列的设计、数据记录标准（如Test Standarization）和报告生成。 第十章：测量不确定度的评定与管理 不确定度评定流程： 依据ISO/BIPM GUM（测量不确定度指南）的要求，系统讲解A类和B类不确定度的分量识别、方差合成和扩展不确定度的计算。 系统误差的识别与消除： 针对系统长期漂移、温度漂移等难以通过统计平均消除的误差源，提出周期性校准和环境控制方案。 测量系统的验证与确认（Validation & Verification）： 介绍如何使用标准参考源（SRM）对测试系统进行周期性验证，确保测量结果的溯源性和可信度。 --- 结语： 本书内容覆盖了从最基础的电学测量到复杂的高速数字信号分析的广阔领域，着重于分析“为什么仪器会这么工作”以及“如何让它更准确地工作”。通过结合理论推导、实际案例和前沿趋势的探讨，读者将能够熟练构建、操作和优化各类电子测量系统，有效应对现代电子系统设计与调试中的复杂挑战。

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这本书的排版和设计风格，说实话，一开始有点让我感到意外，它走的是一种非常简洁、务实的美学路线，几乎没有多余的装饰性插图或花哨的配色，全部的视觉焦点都集中在了知识点和解题步骤上。这种“去繁就简”的做法，恰恰非常适合我这种需要高度集中注意力去啃硬骨头的学习者。在实际使用中，我发现这种设计的好处非常明显：查找特定知识点或者回顾某个类型的题目时，效率极高，不会被分散注意力。纸张的质感也很好，墨水不晕染，即使是长时间的圈画和批注，也不会让书本变得油腻或模糊。而且，它的开本拿在手里很舒服，无论是放在书桌上还是带到图书馆，都非常方便。这本书的设计者显然非常理解读者的实际使用场景，这一点在很多教材中是常常被忽略的，但对于我们这些需要反复翻阅和研习的读者来说，却是至关重要的细节体验。

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这本书简直是为我这种数理化基础薄弱的理科生量身定做的“救星”！我之前对那些复杂的数学和物理概念总是望而生畏，感觉就像面对一道道高墙，根本无从下手。但自从接触了这本书，我的学习方法和心态都发生了巨大的转变。作者的讲解深入浅出，仿佛是耐心的老师手把手地教你。比如，在解析那些看似天书般的公式时，他们总能找到最生活化的类比，让我一下子就明白背后的逻辑，而不是死记硬背。书中的例题设计得非常巧妙，从基础的巩固到拔高的应用，层次分明，每一步的推导过程都清晰可见，没有任何含糊不清的地方。我特别喜欢它对错误分析的细致程度，很多时候我做错题，只是不知道错在哪里，这本书却能精准地指出我的思维误区，并提供纠正的思路。读完一个章节，我感觉对相关知识点的掌握度陡然提升了一个档次，那种“原来如此”的豁然开朗感，真的太棒了。这不仅仅是一本解题手册，更是一本培养逻辑思维和解决问题能力的“武功秘籍”。

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我必须承认，我是一个极度追求效率的学习者，时间对我来说比黄金还宝贵。过去我常常在网上搜集各种零散的解题技巧，结果却是东拼西凑，体系混乱。这本书最大的价值在于它提供了一个极其系统和完整的知识框架。它不是简单地罗列题目和答案，而是构建了一个从基础理论到高级应用，再到常见陷阱规避的完整学习路径。作者非常清晰地划分了不同难度等级的模块，这让我可以根据自己的掌握程度，有计划地进行“自我诊断”和“强化训练”。每当我对一个难点感到困惑时，我总能在书中找到对应的章节，它不仅会提供标准的解法，还会穿插讲解一些“非标准”但更快捷的思维路径，这极大地拓展了我的解题思路。这种由浅入深的编排，就像攀登一座精心设计的阶梯，每一步都坚实可靠，让人充满信心能够到达顶峰。

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这本书对我最大的帮助，在于它有效地缓解了我在面对大型考试时的那种焦虑感。以前总觉得知识点像沙子一样抓不住，考试就像一场赌博。但自从我系统地使用这本书进行训练后，我发现那种不确定性大大降低了。这要归功于书中对各种“变种”题型的覆盖率。它似乎预见到了命题人可能设计的所有花招和陷阱，并提前设置了“防火墙”。比如，对于同一个原理，它会展示如何从正向设置问题，如何从反向设置问题，甚至是如何在信息不完全的情况下进行推理。这种全方位的覆盖，让我对知识点的理解不再停留在表面，而是深入到了底层结构。每当我完成一套模拟训练，我感受到的不仅仅是正确率的提升，更是一种对整个知识体系掌控全局的自信心，这才是这本书带给我最宝贵的财富。

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这本书的语言风格非常克制和精准，几乎没有任何“煽情”的鼓励性语言，它只是用最严谨的学术语言，精确地描述每一个数学或科学现象背后的本质规律。这对我这种不喜欢被过度“打鸡血”的学习者来说，简直是福音。我更偏爱这种“实干派”的教材，它不跟你谈虚的，直接把硬核的干货摆在你面前。在解释概念时，它总是力求用最少的文字传递最大的信息量，每一个用词都经过了反复的推敲，保证了其专业性和准确性。这使得我在阅读时，必须保持高度的专注力，因为错过任何一个细微的表述，可能就错过了理解整个推导过程的关键所在。对于严肃的学术学习来说，这种近乎冷峻的精确性，反而是最可靠的支撑。

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