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出版者:

作者:Becker, James (EDT)/ Filipovic, Dejan (EDT)/ Schantz, Hans (EDT)/ Suh, Seong-youp (EDT)

出品人:

頁數:64

译者:

出版時間:

價格:85.00 元

裝幀:

isbn號碼:9789774540707

叢書系列:

圖書標籤:

• UWB
• 天綫
• 超寬帶
• 無綫通信
• 射頻電路
• 微波技術
• 天綫設計
• 信號處理
• 電磁場
• 毫米波

精密測量與先進傳感技術：從理論基石到前沿應用 本書聚焦於當代科學與工程領域中至關重要的精密測量技術和先進傳感係統的設計、實現與應用。它旨在為讀者提供一個全麵、深入且具有高度實踐指導意義的知識體係，涵蓋瞭從基礎物理原理到復雜係統集成的各個層麵。 本書的結構設計旨在平衡理論的嚴謹性與工程實踐的靈活性。我們首先從測量科學的哲學基礎和信息論視角切入，確立精確度和不確定性分析的數學框架，這對於理解任何高級傳感係統的性能極限至關重要。隨後，我們將深入探討各類經典和新興的物理場傳感器的工作機製，包括高精度光學乾涉測量、超導量子乾涉器件（SQUID）在弱磁場檢測中的應用，以及基於微機電係統（MEMS）的慣性、壓力和環境參數傳感器。 第一部分：測量科學基礎與不確定性量化 第1章：測量學的核心概念與信息論視角 本章首先界定瞭“測量”的科學定義，區分瞭校準、標準化與可追溯性。我們詳細闡述瞭計量學中的基本單位體係及其在現代工程中的維護與傳遞。重點內容包括誤差的分類（係統誤差、隨機誤差、粗差）及其來源的追溯。隨後，引入信息論工具，探討瞭信噪比（SNR）、信息熵與測量效率之間的關係，為後續的信號處理和數據壓縮奠定理論基礎。我們通過具體的案例分析，展示瞭如何利用貝葉斯推理方法來更新對被測量值的先驗知識，從而實現更優的後驗估計。 第2章：統計推斷與不確定性評估 本章是構建可靠測量係統的基石。我們詳盡討論瞭正態分布、學生t分布及卡方分布在誤差分析中的應用。著重講解瞭A類和B類不確定度的評定方法，特彆是如何結閤重復測量數據和已知的儀器規格來構建總不確定度預算。書中引入瞭誤差傳播定律的通用形式，並提供瞭在非綫性模型下進行靈敏度分析的實踐指南。此外，我們還探討瞭濛特卡洛模擬在處理復雜多變量不確定性傳播問題中的強大能力，並提供瞭一套標準化的不確定度報告流程，確保測量結果的國際互認性。 第二部分：先進物理傳感器的機理與設計 第3章：光學測量技術的高級應用 本章聚焦於光電子學在精密測量中的前沿發展。內容涵蓋瞭激光乾涉儀在納米級位移測量中的最新改進，特彆是在惡劣振動環境下的主動和被動隔振技術。我們深入分析瞭傅裏葉變換光譜技術（FTIR）在氣體組分分析中的優勢，並詳細介紹瞭基於相乾光的多普勒測速儀（LDV）的信號采集與處理流程，包括如何解決速度模糊問題。此外，本章還探討瞭光縴傳感技術在分布式溫度、應變監測中的潛力，包括基於拉曼散射和布裏淵散射的原理及其工程實現。 第4章：電磁場傳感與超靈敏探測 本章探討瞭如何利用量子效應和新型材料實現對微弱電磁場的極端敏感探測。我們將SQUID、原子磁力計（AM）和光泵浦磁力計（OPM）的工作原理進行對比分析，並討論瞭它們在腦磁圖（MEG）和地質勘探中的具體應用。重點內容包括磁場噪聲源的識彆、補償技術（如主動去磁化和零磁場生成），以及如何設計低噪聲放大器和匹配濾波器以最大限度地提高探測靈敏度。對於射頻（RF）和微波頻段的精確功率與相位測量，本書也提供瞭基於矢量網絡分析儀（VNA）的高級校準和去嵌入技術。 第5章：MEMS/NEMS傳感器：微納尺度集成 本章關注微納機電係統在傳感器領域的突破。我們詳細解析瞭基於壓阻效應、壓電效應和電容感應的MEMS加速度計和陀螺儀的工作原理，並探討瞭提高其角速率漂移和零點穩定性的結構設計優化。在環境傳感方麵，本書展示瞭如何通過微納加工技術製造高選擇性的化學傳感器和生物傳感器，例如利用錶麵等離子體共振（SPR）原理的生物分子檢測平颱。關於納米機電係統（NEMS），本章著重介紹瞭基於碳納米管或石墨烯的超高靈敏度質量和力學傳感器，以及其在量子信息和基礎物理實驗中的潛在應用。 第三部分：信號處理與係統集成 第6章：自適應信號處理與噪聲抑製 精確測量往往伴隨著復雜的噪聲環境。本章專門討論瞭先進的信號處理技術，用以從高噪聲數據中提取有用信息。我們從經典的維納濾波理論齣發，逐步過渡到卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其擴展形式（EKF, UKF）在狀態估計中的應用，尤其適用於非綫性動態係統的跟蹤與定位。書中還詳細介紹瞭盲源分離（BSS）技術在多傳感器數據融閤中的應用，以及利用小波變換進行瞬態信號特徵提取和去噪的方法。 第7章：數據融閤、係統標定與自動化測試 本章將測量理論提升至係統集成層麵。我們探討瞭多傳感器數據融閤的架構，包括集中式、分布式和混閤式融閤方案，並對比瞭它們的計算復雜度和魯棒性。在係統標定方麵，本書強調瞭設計和執行高精度設備（如計量標準器）的溯源鏈的重要性，並介紹瞭參數辨識方法在補償傳感器非綫性特性中的實際操作步驟。最後，我們討論瞭如何構建基於計算機的自動化測試與測量（AT&M）係統，涉及工業通信協議（如GPIB, Ethernet/IP, LXI）的選擇、測試序列的編程（LabVIEW, Python）以及測試數據的可靠性驗證標準。 結論： 本書不僅是理論研究者的參考手冊，更是麵嚮儀器工程師、係統架構師和高級技術人員的實踐指南。通過對測量科學基礎的紮實掌握和對前沿傳感技術的深入剖析，讀者將能夠設計、構建和優化下一代高精度、高可靠性的測量與傳感係統。

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這本書的排版和圖示質量，也值得特彆稱贊。在如此密集的專業內容中，清晰直觀的插圖是理解復雜結構的關鍵。很多涉及幾何形狀和電流分布的示意圖，都繪製得極其精美和準確，這極大地減輕瞭讀者在腦海中構建三維模型時的認知負擔。對比我之前讀過的幾本相關書籍，這本書在視覺信息的傳遞效率上高齣瞭不止一個檔次。每一張圖錶似乎都經過瞭深思熟慮，旨在用最簡潔的方式傳達最核心的信息。此外，作者在引用參考文獻時也錶現齣瞭極高的學術素養，那些被引用的前沿論文，為我們深入探索特定子領域提供瞭清晰的路徑。這本書在嚴謹性與易讀性之間找到瞭一個近乎完美的平衡點，使得即便是初入這個復雜領域的學生，也能在資深專傢的引導下，穩步前行，而不至於在細節的海洋中迷失方嚮。

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這本書的真正價值在於其對實際應用的深刻洞察，而非僅僅停留在理論的象牙塔中。我記得有一章專門討論瞭在復雜電磁環境中，如何通過巧妙的結構設計來抑製耦閤和串擾，那部分內容簡直是工程實踐的聖經。書中展示的仿真結果和實測數據對比，嚴謹得讓人信服，它沒有迴避工程中常見的“性能衰減”問題，反而直麵這些挑戰，並提供瞭經過驗證的解決方案。對於我們這些需要將理論轉化為實際産品的團隊來說，這種“實戰經驗”的分享是無價之寶。我發現，很多業內流傳的“秘訣”或“經驗之談”，在這本書裏都能找到堅實的理論支撐。作者的敘事風格非常注重邏輯的連貫性，讀起來酣暢淋灕，仿佛在聽一位經驗豐富的導師娓娓道來他多年的心血結晶。它不是一本讀完就可以束之高閣的書，更像是一本需要經常翻閱、隨時查閱的工具手冊，每當我遇到設計瓶頸時，總能從中找到新的靈感和解決問題的方嚮。

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我必須指齣，這本書在對新興應用場景的探討上，展現齣瞭令人矚目的前瞻性。它沒有固步自封於傳統的雷達或定位係統，而是大膽地將視野投嚮瞭生物醫學成像和高精度室內導航這些前沿領域。這種跨學科的視野，極大地拓寬瞭我的思路。特彆是關於如何利用超寬帶的極窄脈衝特性來提高穿透介質的成像分辨率的章節，寫得極為精彩，它詳細剖析瞭脈衝的形成、傳播以及接收端的信號處理鏈，邏輯清晰得令人拍案叫絕。對於那些希望將天綫技術與新興物聯網或醫療健康技術相結閤的創新者來說，這本書無疑是一張通往未來藍圖的通行證。閱讀的過程中，我能清晰地感受到作者對該領域的熱情，這種熱情是會感染讀者的，它激勵我們不僅僅滿足於現有技術的改進，而是去想象那些尚未被實現的可能。這不僅僅是一本技術專著，更是一本激發創造力的火花集。

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這本書簡直是為那些對無綫電波的邊界感到好奇的探索者量身定做的。我原以為自己對天綫設計已經有瞭相當的瞭解，直到我翻開這本書纔發現，我對“廣闊”這個詞的理解是多麼的狹隘。它不像那些枯燥的教科書，一上來就用一堆復雜的數學公式把你淹沒。相反，作者似乎有一種魔力，能把那些深奧的物理原理，像剝洋蔥一樣，一層一層地清晰展示齣來。我尤其欣賞它在闡述多頻段和超寬帶技術如何相互交織時的細膩筆觸。它不僅僅是講解“如何做”，更是在探討“為什麼這樣設計能産生如此奇妙的效果”。對於任何想要在無綫通信領域尋求突破的工程師或研究人員來說，這本書提供瞭一個至關重要的視角轉換——從關注單個頻段的效率，轉嚮如何駕馭整個頻譜的洪流。它讓我開始重新審視那些被我們視為“噪音”的頻率範圍，意識到那纔是未來創新的寶庫。這本書的結構安排非常巧妙，從基礎的電磁理論溯源，到復雜的陣列設計，每一步都像是精心鋪設的階梯，引導讀者穩步攀登。

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從個人學習體驗來說，這本書帶來的最大收獲在於其對設計哲學層麵的闡述。作者反復強調，優秀的天綫設計並非簡單的參數堆砌，而是一個係統工程，涉及到材料科學、電磁兼容性、乃至最後的機械結構集成。它教會我的不是一套固定的公式，而是一套解決問題的思維框架。例如，當麵對一個無法用標準模型擬閤的非傳統應用場景時，這本書提供瞭一係列從基本物理約束齣發，逐步推導設計參數的方法論，這比單純的“套用模闆”要高明得多。讀完這本書，我感覺自己對電磁波的“掌控力”提升瞭一個層次，不再是簡單地“知道”天綫如何工作，而是真正理解瞭“為什麼”它們會以特定的方式工作。對於追求卓越和深度理解的專業人士而言，這本書是值得珍藏的經典，它提供的知識深度和廣度，足以支撐未來數年的研究與開發工作。

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