誤差理論與測試信號處理

前言

　　本書是在《誤差理論與數(shù)據(jù)處理》的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)測控技術(shù)與信息技術(shù)的快速發(fā)展而編寫的，主要介紹誤差理論與測試信號處理的基本概念、理論和方法，以及在信號采集與處理中的實(shí)際應(yīng)用。誤差理論與數(shù)據(jù)處理已有很長的發(fā)展歷史，廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)、社會科學(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，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)處理在信號的自動采集與處理中的應(yīng)用問題。誤差理論與數(shù)據(jù)處理也應(yīng)該從主要針對靜態(tài)測量數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)向針對動態(tài)信號的處理，為了適應(yīng)這種從數(shù)據(jù)處理到信號處理的轉(zhuǎn)換，本書定名為《誤差理論與測試信號處理》。工程實(shí)踐中，需要大批對誤差理論與測試信號處理有深入了解的科研人員通過設(shè)計(jì)信號處理電路和編寫數(shù)據(jù)處理程序解決工程測試中的各種信號處理問題。通過《誤差理論與測試信號處理》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處理問題打下良好的基礎(chǔ)?！　”緯鴥?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，另一方面是測試信號處理的理論與方法。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。對測試信號處理來說，需要熟悉電路和信號兩方面的內(nèi)容。電路方面包括模擬和數(shù)字信號處理電路，后者主要是所謂的智能芯片；信號處理方面主要是信號與系統(tǒng)和數(shù)字信號處理的基本理論與方法。信號采集也是測試信號處理的重要內(nèi)容，涉及傳感器與電子測量、A/D與D/A轉(zhuǎn)換和檢測技術(shù)及儀表等相關(guān)內(nèi)容。測試信號處理的引入，為誤差理論在信號處理方面的應(yīng)用拓展了道路，但與此同時(shí)必須兼顧所需的背景知識?！　”緯怨こ虘?yīng)用為主要目的，盡量減少對有關(guān)理論的深入探討，力求通過工程應(yīng)用實(shí)例展示測試信號處理的思路和方法。全書分為8章，具體內(nèi)容安排如下?！　【w論部分簡述測量、信號、數(shù)據(jù)、信息與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系；測量與測量誤差的基本概念；研究測量誤差的目的和意義?！　〉?章介紹測量的定義與分類；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)與處理以及信號與數(shù)據(jù)處理實(shí)例?！　〉?章是系統(tǒng)誤差的處理，介紹系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和分類方法；測量序列中系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)與消除；系統(tǒng)誤差與檢測儀表測量精度的關(guān)系，包括溫度誤差的消除、非線性誤差的校正和測量儀表精度等級評定等內(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；簡述了誤差之間的相關(guān)性對函數(shù)誤差的影響和由此而引出的相關(guān)測量，且給出了相關(guān)測量的實(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，對線性參數(shù)問題采用矩陣方法求解，這樣安排有利于編程和工程應(yīng)用；對于非線性問題，可以通過轉(zhuǎn)化為線性參數(shù)問題的方法求解；詳細(xì)討論了最小二乘數(shù)據(jù)處理的精度估計(jì)問題，對包含精度估計(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)與信號處理實(shí)例?！　〉?章是回歸分析，介紹一元線性回歸、非線性回歸和多元線性回歸；一元線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增加信號采集數(shù)量以提高回歸效果與回歸方程精度的方法；非線性回歸中介紹了分段直線回歸技術(shù)與實(shí)現(xiàn)、一般非線性模型的擬合以及直接非線性回歸等，且都給出了實(shí)例；多元線性回歸部分給出了一元線性回歸和非線性回歸統(tǒng)一的解決方案，并以較大篇幅介紹了線性遞推回歸的理論、方法和實(shí)例?！　〉?章是測量不確定度，包括測量不確定度的概念，標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定和B類評定，擴(kuò)展不確定度及評定和不確定度評定實(shí)例等內(nèi)容；通過實(shí)例將不確定度與測量儀表精度等級評定相聯(lián)系，豐富了測量不確定度評定的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容?！　〉?章信號采集與處理的誤差分析中涉及內(nèi)容較多，有信號的表示與分類，系統(tǒng)的性質(zhì)與分類，測量系統(tǒng)的特性，測量系統(tǒng)的動態(tài)誤差，信號的采集與處理，數(shù)字信號處理的誤差分析6方面的內(nèi)容。本章主要介紹誤差理論在模擬信號處理和離散信號處理中需要面對的基本問題，如信號通過系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的誤差，動態(tài)測量誤差，信號采集中產(chǎn)生的誤差，信號的量化誤差，以及信號在DFT和FFT變換中產(chǎn)生的誤差等?！　　墩`差理論與測試信號處理》課程講授的是測量、誤差、精度、數(shù)據(jù)、信號和信息的基本概念和基本關(guān)系，是理工科各專業(yè)、學(xué)科和層次都應(yīng)具備的知識和技能。本書可直接作為“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”課程的教材使用，能夠使學(xué)生在信號的自動采集與處理方面運(yùn)用誤差理論的基本概念，處理工程中的實(shí)際問題；也能使學(xué)生對誤差理論在信號處理方面的應(yīng)用前景樹立信心，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稍谐紙?zhí)筆并定稿，邵巍、崔鳳英、周春麗、王濤參編，童剛審閱，本書是誤差理論與數(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)?！　械牟蛔愫褪杪?，敬請讀者指正，不勝感激?！　【幹摺　?011年10月

內(nèi)容概要

　　《誤差理論與測試信號處理》介紹測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、測量不確定度評定和信號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)踐中常見的對測試信號進(jìn)行誤差分析的基本理論與處理方法。全書共分8章，內(nèi)容包括：測量、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、測量不確定度和信號采集與處理的誤差分析等。本書強(qiáng)調(diào)誤差基本概念和信號處理的工程應(yīng)用，主要內(nèi)容圍繞著檢測儀表的測試精度展開討論。
　　《誤差理論與測試信號處理》可作為高等院校測控技術(shù)與儀器、自動化、電子信息工程等相關(guān)專業(yè)誤差理論與數(shù)據(jù)處理課程的教材，同時(shí)可供科研院所及測試儀表生產(chǎn)廠家的工程技術(shù)人員在工程項(xiàng)目和產(chǎn)品的研究與設(shè)計(jì)中參考。

書籍目錄

緒論
　0.1 測量、信號、數(shù)據(jù)、信息與網(wǎng)絡(luò)
　0.2 測量與測量誤差
　0.3 研究測量誤差的目的和意義
第1章 測量誤差的基本概念
　1.1 測量及其分類
　1.2 測量單位與計(jì)量
　1.3 測量誤差
　1.4 測量精度
　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 測量序列中系統(tǒng)誤差的減小與消除
　3.4 檢測儀表系統(tǒng)誤差的減小與消除
　3.5 儀表的測量精度
　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 一元線性回歸
　6.2 非線性回歸
　6.3 多元線性回歸
　習(xí)題6
第7章 測量不確定度
　7.1 不確定度的概念
　7.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定
　7.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定
　7.4 擴(kuò)展不確定度的評定
　7.5 不確定度評定實(shí)例
　習(xí)題7
第8章 信號采集與處理的誤差分析
　8.1 信號的表示與分類
　8.2 系統(tǒng)的性質(zhì)與分類
　8.3 測量系統(tǒng)的特性
　8.4 測量系統(tǒng)的動態(tài)誤差
　8.5 信號的采集與處理
　8.6 數(shù)字信號處理的誤差分析
　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)

圖書封面

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