信號與係統實踐教程 基於美國NI公司的NI ELVIS實現方案 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　本書以基於虛擬儀器的實驗和硬件實驗為主，並且采用軟件實驗與硬件實驗相對應的方式編寫。對硬件實驗引入虛擬儀器技術，而軟件實驗使用MATLAB與Multisim。本書與實驗室自行開發的實驗係統配套，包含瞭信號時域、頻域分析實驗、係統分析實驗/綜閤實驗，內容涵蓋瞭“信號與係統”課程的大部分理論知識點。

目錄

前言
第1章　虛擬儀器技術基礎1
1.1　虛擬儀器及LabVIEW簡介1
1.1.1　基於虛擬儀器的信號與係統實驗簡介1
1.1.2　LabVIEW簡介2
1.1.3　LabVIEW應用程序的構成2
1.1.4　在LabVIEW 2010環境下創建VI3
1.2　NI ELVIS簡介及使用10
1.2.1　NI ELVIS組成及性能11
1.2.2　NI ELVISⅡ的安裝14
1.2.3　NI ELVISⅡ平颱虛擬儀器簡介17
1.2.4　NI ElVISⅡ平颱虛擬儀器使用實例28
第2章　Multisim及MATLAB使用簡介34
2.1　Multisim使用簡介34
2.1.1　概述34
2.1.2　基本操作34
2.1.3　用Multisim創建電路圖37
2.1.4　Multisim虛擬仿真儀器的使用40
2.1.5　用Multisim分析信號頻譜47
2.1.6　用Multisim測量係統頻率特性54
2.2　MATLAB使用簡介55
2.2.1　MATLAB概述55
2.2.2　MATLAB的工作環境56
2.2.3　M文件編輯器59
2.2.4　MATLAB的基礎知識60
2.2.5　MATLAB的運算符61
2.2.6　MATLAB的基本變量62
2.2.7　MATLAB控製結構63
2.2.8　MATLAB的數據可視化66
2.2.9　MATLAB的常用函數68
第3章　時域分析與信號分析實驗73
3.1　時域分析實驗73
3.1.1　實驗目的73
3.1.2　實驗原理73
3.1.3　實驗儀器76
3.1.4　預習要求76
3.1.5　實驗內容與要求76
3.1.6　思考題和實驗報告要求78
3.1.7　基於NI ELVIS的時域分析實驗78
3.2　捲積積分的數值計算80
3.2.1　實驗目的80
3.2.2　實驗原理80
3.2.3　實驗儀器85
3.2.4　預習要求85
3.2.5　實驗內容85
3.2.6　思考題86
3.2.7　實驗報告要求86
3.3　電信號的閤成與分解87
3.3.1　實驗目的87
3.3.2　實驗原理87
3.3.3　預習要求88
3.3.4　實驗儀器89
3.3.5　實驗內容89
3.3.6　實驗報告要求90
3.3.7　思考題91
3.3.8　參考程序介紹及使用91
3.4　周期信號的頻譜分析92
3.4.1　實驗目的92
3.4.2　實驗原理92
3.4.3　預習要求95
3.4.4　實驗內容95
3.4.5　思考題97
3.4.6　實驗報告要求97
3.4.7　用NI ElVIS中的DSA進行頻譜分析實驗97
3.5　用沃爾什函數閤成信號98
3.5.1　實驗目的98
3.5.2　實驗原理98
3.5.3　預習要求101
3.5.4　實驗儀器101
3.5.5　實驗內容101
3.5.6　實驗報告要求101
第4章　係統分析實驗102
4.1　綫性係統頻率特性的測試102
4.1.1　實驗目的102
4.1.2　實驗原理102
4.1.3　實驗內容105
4.1.4　預習要求106
4.1.5　實驗報告要求106
4.1.6　實驗儀器106
4.1.7　用NI ELVIS測試係統頻率特性106
4.2　低通濾波器設計107
4.2.1　實驗目的107
4.2.2　實驗原理107
4.2.3　預習要求108
4.2.4　實驗內容108
4.2.5　思考題110
4.2.6　實驗報告要求110
4.2.7　基於NI ELVIS的濾波器設計110
4.3　連續時間係統模擬111
4.3.1　實驗目的111
4.3.2　實驗原理111
4.3.3　預習要求114
4.3.4　實驗儀器114
4.3.5　實驗內容114
4.3.6　實驗報告要求115
4.3.7　基於NI ELVIS的係統模擬實驗115
4.4　係統的零狀態響應120
4.4.1　實驗目的120
4.4.2　實驗原理120
4.4.3　預習要求122
4.4.4　實驗內容122
4.4.5　實驗報告要求123
4.5　係統的零、極點123
4.5.1　實驗目的123
4.5.2　實驗原理123
4.5.3　預習要求124
4.5.4　實驗內容124
4.5.5　參考程序125
4.5.6　實驗報告要求126
4.6　綫性係統3種不同描述方式間的轉換126
4.6.1　實驗目的126
4.6.2　實驗原理及說明126
4.6.3　預習要求130
4.6.4　實驗內容130
4.6.5　實驗報告要求130
4.7　信號通過綫性係統130
4.7.1　實驗目的130
4.7.2　實驗原理130
4.7.3　實驗儀器132
4.7.4　實驗內容132
4.7.5　預習要求134
4.7.6　思考題134
4.7.7　實驗報告要求134
4.7.8　基於NI ELVIS的實驗方法134
4.8　采樣定理實驗137
4.8.1　實驗目的137
4.8.2　實驗原理137
4.8.3　實驗儀器139
4.8.4　實驗內容139
4.8.5　預習要求140
4.8.6　思考題140
4.8.7　實驗報告要求140
4.8.8　基於NI ELVIS的采樣定理實驗方法141
第5章　基於音頻信號的綜閤實驗143
5.1　NI myDAQ簡介143
5.2　聲音信號的采集143
5.2.1　實驗目的143
5.2.2　實驗原理143
5.2.3　實驗步驟144
5.2.4　思考題152
5.3　音頻信號的頻譜分析153
5.3.1　實驗目的153
5.3.2　實驗原理153
5.3.3　實驗內容及步驟153
5.3.4　思考題156
5.4　製作音樂伴奏麯156
5.4.1　實驗目的156
5.4.2　實驗原理156
5.4.3　程序編寫步驟157
5.4.4　思考題161
5.5　在綫音效處理實驗161
5.5.1　實驗目的161
5.5.2　實驗原理162
5.5.3　實驗步驟162
5.5.4　實驗報告要求163
5.6　音階聲音模擬164
5.6.1　實驗目的164
5.6.2　實驗原理164
5.6.3　實驗步驟166
5.6.4　思考題166
附錄1　常用儀器使用說明167
附錄2　MATLAB常用函數及命令179
參考文獻182

前言/序言

　　信號與係統課程一直是電子信息類專業和電氣工程、工業自動化、自動控製、計算機、儀器儀錶等非電子信息類專業的重要基礎課程。本實踐教程與理論課程緊密結閤，可作為“信號與係統實驗”課程的配套教材。多年來，為幫助學生掌握信號與係統的相關理論與概念，南京航空航天大學通信教研室“信號與係統”課程組開發瞭“信號與係統實驗”課程的多個實驗項目，部分實驗項目編入《信號、係統與控製實驗教程》（王鳳如、王小揚主編），已使用多年。隨著實驗室實驗條件的改善、實驗技術水平的提高，本教材為適應實驗教學的需要，對信號與係統實驗項目進行瞭改進和補充，增加瞭適應當前技術發展和教學需要的新實踐案例，教材共包含瞭18個設計性、綜閤性、應用性實驗項目。因此本教材既是南京航空航天大學多年信號與係統實驗教學成果的積澱，又著重融入瞭當下先進的實驗技術，實用性強，更具有啓發學生創新實驗與實踐的先進性。
　　信號與係統的部分硬件實驗一直受到相關儀器設備缺乏的限製，例如頻譜分析儀、掃頻儀等儀器設備。由於這些設備僅在信號與係統的部分實驗中使用，存在利用率不高、價格昂貴等問題，所以實驗室一直沒有大批量配備。本書最主要的特點是：對原所有的硬件實驗增加瞭利用美國國傢儀器公司（NationalInstruments，NI）推齣的虛擬儀器教學實驗套件NIELVIS的具體方案。而基於虛擬儀器技術“軟件就是儀器”的核心思想，將信號與係統實驗與虛擬儀器技術相結閤，在基於計算機的儀器平颱上完成更多的硬件實驗和實踐項目，彌補瞭現有實驗條件下許多硬件實驗項目無法開展的不足，並使軟硬件得到很好的結閤。
　　另外，編者根據多年從事“信號與係統實驗”課程教學的經驗，結閤使用NI虛擬儀器産品的體會，編寫瞭本書，特彆介紹瞭利用NImyDAQ設備開發基於音頻信號的信號與係統綜閤實驗項目。利用音頻信號作為處理對象，可以將理論知識與實際應用結閤得更緊密，使學生對相關知識有更加直觀的認識，這也有助於學生理解理論知識。
　　本書既有硬件設計與測試的實踐項目，也有使用Multisim、MATLAB等軟件平颱設計的實踐項目。這些軟件工具同樣也是學生們學習信號與係統課程所應掌握的，對他們理解和掌握所學理論都大有幫助。全書緊密配閤信號與係統理論課程教學大綱，每個實驗既獨立，又相互聯係，內容由淺入深、循序漸進。最後結閤工程實際，通過對音頻信號的處理實驗，加深學生對理論知識的理解，提高學生應用所學知識解決實際問題的能力。
　　本書不僅給齣瞭基於NIELVIS的實驗方案，還給齣瞭基於傳統儀器的實驗方法，並結閤教學實際所使用的儀器設備情況，在附錄中編寫瞭常用儀器的使用方法和MATLAB常用函數及命令，因此在不使用NIELVIS的情況下，學生也可以開展實驗。考慮到在開展實驗時所使用的儀器設備廠傢、型號不盡相同，在使用本書作為信號與係統實驗教材時，也可以針對所使用的儀器情況對實驗方法加以調整。
　　本書內容分為5章，每一章的主要內容與課堂教學的學時安排為：
　　第1章對虛擬儀器、LabVIEW以及實驗所涉及的虛擬儀器教學實驗套件NIELVIS進行瞭介紹。建議在利用NIELVSI開展實驗前，介紹本章節內容。（建議學時：4）第2章對軟件實驗所用到的Multisim及MATLAB軟件進行瞭介紹，建議在進行相關實驗前，詳細講解。（建議學時：4）第3章給齣瞭5個有關信號分析、時域分析的實驗項目。（建議學時：每個實驗2學時）第4章給齣瞭8個與係統分析相關的實驗項目。（建議學時：每個實驗2學時）第5章給齣瞭基於音頻信號的多個實驗項目，並對實驗所使用的NImyDAQ進行瞭簡單介紹。（建議學時：每個實驗2學時）附錄1為實驗所涉及儀器設備的使用說明，以及實驗數據的處理方法、要求。建議可以根據實際使用儀器的情況選讀。
　　任課教師可以根據實際的教學安排自行選擇書中的實驗項目。對於硬件實驗的實現方法，本書既給齣瞭基於傳統儀器的實驗方法，又給齣瞭應用NIELVIS開展實驗的方法。因此，任課教師可以根據實際儀器的配備情況選擇性地開展實驗。
　　本書第1章、第5章及第2章、第3章中基於NIELVIS的實驗方案由黃曉晴編寫；第2章其餘部分及附錄B由竺瓊編寫；第3章（大部分內容）、第4章由王小揚編寫；附錄A由翟會編寫。鬍光霞針對3。2節、3。4節、4。1節所涉及的3個實驗項目，在原教材的基礎上編寫瞭MATLAB實驗應用程序，並對實驗方法進行瞭修改和補充。竺瓊還對涉及Multisim仿真的實驗內容進行瞭修改和補充。榖嫚根據目前開展實驗的情況對其餘實驗內容進行瞭修改和補充。翟會對本教材所有涉及虛擬儀器的實驗進行瞭校對和驗證。王小揚對本書所有實驗項目及內容的修訂提齣瞭寶貴的意見和建議。全書由黃曉晴統稿。
　　從事信號與係統理論教學多年的潘雙來老師對本書的編寫也提齣瞭許多寶貴的意見，在此錶示衷心的感謝。
　　由於編者水平有限，時間倉促，書中不免有許多錯誤和不足之處，歡迎讀者批評指正。
　　編者2015年12月

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