MATLAB在振动信号处理中的应用

MATLAB在振动信号处理中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国水利水电出版社发行部
作者:王济
出品人:
页数:249
译者:
出版时间:2006-1
价格:32.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787508426808
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《MATLAB在振动信号处理中的应用》主要讲述借助简单、高效、功能强大的MATLAB系统实现振动数字信号的分析处理。书中不仅介绍了MATLAB的基本用法和一些相关的常用命令及函数,还介绍了振动信号分析的基本概念、处理方法,以及使用MATLAB语言编制程序的方法。《MATLAB在振动信号处理中的应用》给出了大量的振动信号处理编程实例,以有助于读者快速学习和掌握MATLAB的编程技术,应用于实际的振动信号处理工作之中。

《信号分析与数据处理:原理与实践》 图书简介 在信息爆炸的时代,数据如同奔腾不息的河流,而从这些浩瀚的数据中提取有价值的信息,是科学研究、工程应用乃至日常决策的关键。无论是天体物理学家观测宇宙的微弱信号,生物学家分析细胞的基因表达,金融分析师预测市场波动,还是工程师监测设备运行状态,掌握高效的信号分析与数据处理技术都显得尤为重要。 《信号分析与数据处理:原理与实践》正是为应对这一挑战而精心编撰。本书并非聚焦于某一特定领域的工具应用,而是深入浅出地阐述了信号分析与数据处理领域的核心理论、 fundamental 概念以及通用的方法论。它旨在构建读者坚实的理论基础,培养严谨的科学思维,并提供一系列可迁移的实践框架,使其能够游刃有余地应对各种复杂的数据分析场景。 本书结构与内容 本书共分为五大部分,层层递进,从基础理论到高级技术,再到实际应用考量,力求全面而系统地展现信号分析与数据处理的全貌。 第一部分:信号的基础理论与表征 本部分将带领读者回归信号的本源,理解信号的本质。我们将从离散时间信号和连续时间信号的概念入手,详细探讨信号的各种基本属性,如能量、功率、周期性、奇偶性等。随后,我们将深入介绍信号在不同域中的表示方法。傅里叶级数和傅里叶变换将作为核心内容,揭示信号在频域的频谱特性,理解频率是信号的重要维度。我们将详细讲解傅里叶变换的性质,包括线性、时移、频移、卷积定理等,并探讨其在信号分析中的重要作用。此外,拉普拉斯变换和Z变换作为傅里叶变换的推广,将用于分析更广泛的系统和信号,特别是在连续时间和离散时间系统分析中的应用。本部分还将引入信号的采样理论,如奈奎斯特-香农采样定理,阐述了从连续信号离散化的关键原理,为后续的数字信号处理奠定基础。 第二部分:线性时不变系统(LTI)的分析 线性时不变系统是信号处理中最基本也是最重要的模型。本部分将围绕LTI系统展开深入探讨。我们将首先介绍LTI系统的定义和关键特性,以及如何通过系统响应来表征一个LTI系统。卷积运算将作为LTI系统输入输出关系的数学表达,我们将详细讲解其原理和计算方法,并阐述卷积在系统分析和信号滤波中的核心地位。随后,我们将分别从时域和频域两个角度来分析LTI系统。时域分析侧重于系统的时间响应,如单位冲激响应和单位阶跃响应。频域分析则通过系统的频率响应来理解系统如何影响信号的频率成分,包括增益和相移。本书还将介绍LTI系统的稳定性分析,以及如何利用特征值和特征向量来分析系统的动态行为。 第三部分:数字信号处理(DSP)的核心技术 随着计算机技术的发展,数字信号处理已经成为现代信号分析的主流。本部分将聚焦于DSP的核心技术。我们将详细介绍离散傅里叶变换(DFT)及其高效算法——快速傅里叶变换(FFT),理解FFT在工程应用中的巨大优势。滤波器设计是DSP的关键组成部分,本书将介绍IIR(无限冲激响应)和FIR(有限冲激响应)滤波器的设计原理和方法,包括巴特沃斯、切比雪夫、椭圆等经典滤波器类型,并讨论滤波器在信号平滑、去噪、带通等方面的应用。此外,我们将深入探讨数字信号的采样与量化问题,包括过采样、欠采样以及量化噪声的影响。本书还将介绍一些常用的数字信号处理技术,如功率谱密度估计、相关分析等,为实际数据分析提供技术支撑。 第四部分:高级信号分析方法与模型 在掌握了基础的信号处理技术后,本部分将进一步拓展读者的视野,介绍一些更高级、更专业的分析方法和模型。我们将探讨小波变换,理解其在时间和频率域同时具有局部化的能力,并将其在信号去噪、特征提取、图像压缩等方面的应用。非线性信号分析是处理复杂系统和真实世界数据的关键,本书将介绍一些非线性分析的基本概念和常用方法,如相空间重构、Lyapunov指数等,并简要探讨混沌信号的分析。此外,本书还将介绍一些现代信号处理领域的热点技术,如盲源分离(BSI)和独立成分分析(ICA),阐述其在信号解混和特征提取中的强大能力。我们还将涉及时间序列分析,介绍AR、MA、ARMA模型等,用于预测和建模具有时间依赖性的数据。 第五部分:数据处理的实践考量与案例 理论联系实际是学习的最终目的。本部分将聚焦于数据处理的实际应用考量,并提供一些通用性的实践指导。我们将讨论数据预处理的重要性,包括噪声抑制、异常值检测与处理、数据归一化和标准化等。在模型选择方面,本书将引导读者如何根据数据特性和分析目标来选择合适的信号分析方法和模型。交叉验证、模型评估指标(如精度、召回率、F1分数、均方误差等)以及过拟合与欠拟合的识别与应对策略也将作为本部分的重要内容。本书还将提供一系列精心设计的应用案例,涵盖科学研究和工程实践的多个领域(例如,但不限于:传感器数据分析、通信信号解调、图像识别中的特征提取、生物医学信号处理等),通过这些案例,读者可以直观地理解书中理论和方法的实际应用,并将所学知识融会贯通。 本书特色 理论与实践并重: 本书在深入讲解理论概念的同时,也提供了丰富的实践指导和案例分析,帮助读者将理论知识转化为实际解决问题的能力。 系统性与全面性: 从基础理论到高级技术,本书构建了一个完整的信号分析与数据处理知识体系,适合不同层次的读者。 通用性与可迁移性: 书中介绍的方法和原理具有高度的通用性,可以应用于几乎所有需要处理信号和数据的领域。 清晰的逻辑结构: 本书的章节安排循序渐进,逻辑清晰,便于读者理解和学习。 强调理解而非记忆: 本书注重引导读者理解概念背后的原理,而非单纯记忆公式和算法,培养读者独立思考和解决问题的能力。 目标读者 本书适合于所有对信号分析与数据处理感兴趣的读者,包括但不限于: 高校学生: 电子工程、通信工程、计算机科学、自动化、物理学、生物医学工程、统计学等专业的本科生、研究生。 科研人员: 需要进行数据分析和建模的各领域科研工作者。 工程技术人员: 软件工程师、硬件工程师、算法工程师、数据科学家、嵌入式系统开发者等。 数据分析爱好者: 希望系统学习数据分析方法,提升数据洞察力的人士。 掌握信号分析与数据处理的技能,意味着掌握了理解和驾驭海量信息的利器。《信号分析与数据处理:原理与实践》将成为您在这条探索之路上的可靠伙伴,助您拨开数据的迷雾,发现隐藏在其中的规律与价值。

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读后感

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用户评价

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这本书最令人称道的一点是其对代码实现细节的关注程度。很多教材在理论讲完后,代码部分往往是草草了事,或者代码冗长且效率低下。然而,本书在这方面做得非常出色。它深入探讨了如何优化MATLAB代码以应对实时或大数据量的振动采集任务,讲解了向量化操作的技巧、如何利用MEX函数加速关键部分的运算,以及如何有效地管理内存。对于我们从事高性能计算和嵌入式系统接口开发的人来说,这些关于“如何写出高效且可靠的MATLAB代码”的指导,其价值几乎与核心算法本身同等重要。书中提供的每一个示例代码,都经过了精心的设计和测试,可以直接复制粘贴到工程环境中进行修改和应用,极大地缩短了从学习到应用之间的距离。这本书不只是教你“做什么”,更是在教你“如何专业地、高效地用MATLAB来做”。

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这本书给我的感觉是,它不只是一本技术手册,更像是一本“问题解决者的指南”。它没有拘泥于单一的理论框架,而是跨越了时域、频域乃至小波域等多个分析维度,展现了处理复杂振动问题的全景图。我印象最深的是关于“故障诊断”的章节,作者没有满足于简单的频谱峰值分析,而是引入了更为先进的模式识别和机器学习方法在振动数据中的应用案例。他细致地展示了如何利用MATLAB的统计工具箱和机器学习工具箱,构建出能够自动识别设备早期故障特征的模型。这种前瞻性和综合性的视野,极大地拓宽了我对振动信号处理应用边界的认知。它挑战了我们用传统眼光看待信号分析的局限性,引导我们去思考如何利用现代计算工具,从海量数据中挖掘出更有价值的、可预测性的信息。这本书真正做到了将工具的强大功能与实际的工程目标紧密结合起来。

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这本书的封面设计得相当朴实,一看就知道是面向实战应用的教材,而不是那种浮夸的理论高谈阔论。拿到手上,首先感受到的是那种沉甸甸的重量,让人对其中内容的深度充满了期待。内容排版清晰,章节逻辑衔接得非常自然,从基础概念的引入,到具体算法的实现,再到实际案例的分析,每一步都走得稳健而扎实。我特别欣赏作者在讲解复杂数学模型时,能够巧妙地将其转化为易于理解的MATLAB代码结构,这对于我们这些更偏向工程实践的人来说,简直是雪中送炭。比如在讲解傅里叶变换和时频分析时,作者并没有停留在书本上的定义,而是深入剖析了如何利用MATLAB的高级函数库来高效地处理大规模振动数据,并且配有大量的代码片段和运行结果对比,这使得理论学习不再是枯燥的公式推导,而是变成了可操作的工具箱构建过程。这本书的价值在于,它提供了一个清晰的路径图,指导读者如何利用强大的MATLAB平台,去解决现实世界中那些恼人的工程振动问题。

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初次翻阅时,我最大的感受是作者在内容组织上的匠心独运。它仿佛一位经验丰富的导师,知道初学者在面对振动信号处理这个领域时,最容易在哪里绊倒。这本书并没有一开始就抛出那些令人望而生畏的复杂矩阵运算,而是循序渐进地从信号的采集、预处理开始,像剥洋葱一样,一层层揭示深层的处理技术。我尤其赞赏其中关于“降噪与滤波”章节的处理方式,作者不仅罗列了各种滤波器(如Butterworth、Chebyshev)的数学特性,更重要的是,他详细对比了在不同噪声环境下,不同滤波器在计算效率和去噪效果上的优劣权衡。这种贴近实际工程约束的讨论,在很多同类书籍中是很难看到的。它教会我的不仅仅是“怎么做”,更是“为什么这样做更好”。对于希望将理论知识快速转化为解决实际问题能力的工程师而言,这本书的实用价值无可替代,读完后能明显感觉到自己的“武器库”得到了质的提升。

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阅读体验上,这本书的流畅度远超我预期的技术书籍。作者的叙述风格非常沉稳且富有洞察力,语言精准,避免了冗余的学术腔调,但又不失严谨。在讲解一些关键概念时,比如模态分析中的阻尼识别,作者会穿插一些历史背景或者实际工程中的教训,使得抽象的物理意义变得具体可感。例如,在讨论如何处理结构共振时的非线性特性时,书中不仅给出了数值方法,还结合了作者自身在某大型结构测试中的经验教训,告诉我哪些参数设置在实际操作中会引发数值不稳定,或者哪些假设在真实世界中会失效。这种融入了作者丰富实践经验的叙述方式,极大地增强了内容的可靠性和说服力。它让读者感觉不是在孤立地学习算法,而是在跟随一位老手进行一次系统的、有指导的工程项目实操。

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