时频测量技术及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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梁文海，秦爽 著

图书标签:

• 时频分析
• 信号处理
• 测量技术
• 频谱分析
• 小波变换
• 傅里叶变换
• 时域分析
• 应用研究
• 工程技术
• 数据分析

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030528148

版次：01

商品编码：12325230

包装：平装

开本：32开

出版时间：2018-02-01

页数：192

正文语种：中文

内容简介

本书主要介绍时频测量基本原理与方法以及时频技术在常见物理量测量中的测量原理、方法与应用，包括电压测量、温度测量、湿度测量、微位移测量以及压力与拉力的测量等。同时介绍了时频技术在现代超声测距、基于IEEE802.11协议测距测向以及室内定位等新技术中的应用，给出了时频测量技术研究成果以及在超声测距、基于IEEE802.11协议测距测向以及室内定位等具体实现方法、算法等。

《信号的精微探秘：时频分析的理论基石与前沿实践》 本书并非聚焦于“时频测量技术及应用”这一特定书名，而是旨在深入剖析信号分析这一宏大领域的核心——时频分析。它将带领读者跨越单纯的理论概念，触及信号在时间与频率维度上动态交织的本质，并以此为基石，探索其在各个尖端科技领域的实际部署与创新潜力。 第一部分：时频分析的理论基石——洞察信号的内在语言 在信号处理的世界里，我们常常面临一个根本性的挑战：信号的许多重要特征，例如瞬时频率、瞬时振幅、信号的持续时间以及它们在不同频率上的能量分布，都与时间紧密相关，并且会随着时间的推移而发生变化。传统的傅里叶分析，尽管在理解信号的整体频率成分方面无与伦比，但它提供的是信号在整个观测区间内的平均频率信息，因此对于非平稳信号（即其频率成分随时间变化的信号）的分析显得力不从心。想象一下，您在听一段包含多种乐器的交响乐，傅里叶变换只能告诉您整首乐曲包含了哪些音符（频率），却无法告诉您某个特定乐器在哪个时间点开始演奏，又在何时结束，更无法捕捉到乐器演奏时音高（瞬时频率）的细微变化。 正是为了克服这一局限，时频分析应运而生。它提供了一种全新的视角，允许我们将信号同时放置在时间和频率这两个维度上进行考察，从而揭示信号在不同时间点上所具有的不同频率特性。本书的第一部分将从数学原理出发，系统地梳理时频分析的发展脉络与核心理论。 我们将首先回顾信号基础理论，包括信号的定义、分类（如平稳信号与非平稳信号）、采样定理等，为后续的时频分析奠定必要的数学基础。接着，我们将深入探讨傅里叶变换及其局限性。在介绍短时傅里叶变换（STFT）时，我们将详细阐述其基本思想：将一段长信号分割成若干短的时间窗口，并对每个窗口内的信号进行傅里叶变换。这就像是用一个个快照来捕捉信号在不同时间段的频率信息。我们将分析STFT的优势，如直观易懂，但同时也会揭示其固有的“时频分辨率积”的权衡问题——窗口越窄，时间分辨率越高，频率分辨率就越低，反之亦然。 在此基础上，我们将引出更为强大的时频分析工具。小波变换是时频分析中的一颗璀璨明珠。与STFT使用固定长度的窗口不同，小波变换采用“多分辨率”分析，使用不同尺度（对应频率）的“母小波”去匹配信号。在高频部分，使用窄窗口（高频率分辨率，低时间分辨率），在低频部分，使用宽窗口（低频率分辨率，高时间分辨率），从而在时间和频率上都实现了更为精细的刻画。我们将详细介绍不同类型的小波（如Haar小波、Morlet小波等）及其数学性质，以及离散小波变换（DWT）和连续小波变换（CWT）的原理和应用场景。 此外，本书还将介绍其它重要的时频分析方法，例如Wigner-Ville分布（WVD）。WVD是一种二次型的时频表示，具有更高的时频分辨率，能够更精确地定位信号的瞬时频率。然而，WVD在处理多分量信号时会产生“交叉项”干扰，给信号的解读带来挑战。我们将探讨处理WVD交叉项的技术，以及一些改进的WVD及其变种，如Choi-Williams分布等。 我们将深入探讨时频分析结果的可视化，包括如何解读时频图，理解能量在时频平面上的分布，识别瞬时频率的跳变、信号的消失与出现等关键特征。我们将通过丰富的图示和数学推导，帮助读者建立对这些理论的深刻理解。 第二部分：时频分析的前沿实践——赋能万千应用 在掌握了时频分析的理论武器后，本书的第二部分将带领读者走进真实的科技世界，探索时频分析如何成为解决各种复杂问题的关键技术。我们将不再局限于“时频测量技术及应用”这一特定领域，而是将其置于更广阔的工程和科学应用场景中进行考察。 2.1 信号去噪与增强： 现实世界中的信号往往混杂着各种噪声，这会严重影响信号的可用性。时频分析能够有效地将信号的能量和噪声的能量在时频域进行分离。例如，在时频域将噪声成分置零或进行衰减，然后再通过逆时频变换将信号恢复。我们将介绍基于小波变换和STFT的去噪算法，并展示如何在语音信号、医学影像等领域应用这些技术来提升信号质量。 2.2 特征提取与模式识别： 许多信号的本质特征就蕴藏在其时频分布之中。例如，在语音识别中，语速、音素的发音方式都会在时频图上留下独特的“指纹”。在机械故障诊断中，设备运行时产生的振动信号，其不同故障模式在时频域会呈现出特定的能量集中区域和频率变化规律。我们将探讨如何从时频表示中提取具有代表性的特征，并将其用于构建高效的模式识别系统。例如，在生物医学信号分析中，我们将讨论如何通过时频分析来识别心电图（ECG）中的异常波形，或者脑电图（EEG）中的癫痫发作。 2.3 通信与雷达系统： 在现代通信系统中，高效的频谱利用至关重要。时频分析技术在认知无线电和动态频谱接入中扮演着核心角色，它使得通信系统能够实时感知频谱的使用情况，并动态地调整其工作频率和功率，从而避免干扰，提高频谱利用率。在雷达系统中，时频分析是实现脉冲压缩、目标识别和杂波抑制的关键。例如，通过时频分析可以精确地探测和跟踪移动目标，即使在复杂的电磁环境下也能有效分离目标回波与干扰。我们将深入分析时频分析在这些领域的具体算法和实现细节。 2.4 图像与视频处理： 尽管我们讨论的是“信号”，但图像和视频本身也可以被看作是二维信号。时频分析的思想同样可以推广到二维时频分析，用于图像去噪、边缘检测、纹理分析等。此外，在视频分析中，对视频帧序列进行时频分析，可以捕捉场景的动态变化，实现运动目标检测、行为识别等。 2.5 地震波与声学分析： 地震波在传播过程中其频率成分会发生复杂的时变特性，时频分析是研究地震波传播机制、反演地下结构的重要手段。在声学领域，时频分析被广泛应用于声音事件检测、声源定位、音乐信息检索等。例如，识别环境中的特定声音（如警报声、人声），或者分析音乐的节奏、旋律变化。 2.6 机械与结构健康监测： 设备的运行状态往往通过振动、应力等信号来反映。时频分析能够灵敏地捕捉到这些信号中与故障相关的瞬时频率变化和能量集中的特征，从而实现对机械设备早期故障的预警和诊断。我们将探讨如何利用时频分析技术来监测旋转机械的轴承、齿轮的磨损情况，以及桥梁、建筑等结构的健康状态。 2.7 金融时序数据分析： 金融市场中的价格波动、交易量变化等数据具有明显的非平稳性和周期性特征。时频分析可以帮助我们识别金融市场中的短期波动模式、长期趋势以及它们之间的相互作用，为投资决策提供更深入的洞察。 总结： 本书并非局限于某一具体名称所限定的范畴，而是以时频分析为核心，系统地阐述了其背后的深刻理论，并展现了其在信号处理、通信、雷达、图像、声学、机械、金融等众多前沿领域的广泛而深刻的应用。通过对时频分析的全面探索，读者将能够更清晰地理解信号的动态特性，并掌握分析和处理复杂信号的强大工具，从而在各自的专业领域取得突破性的进展。本书旨在为工程师、研究人员以及对信号分析感兴趣的学习者提供一份扎实且具有启发性的指南，帮助他们驾驭时频分析这门精妙的技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来很有意思，虽然我对“时频”这个概念不是很熟悉，但“测量技术”和“应用”这两个词让我产生了浓厚的兴趣。我一直对各种精密仪器的原理和操作充满好奇，比如示波器、频谱分析仪等等，它们是如何将看不见摸不着的电信号转化为我们能够理解的图形和数据的？这本书会不会深入浅出地讲解这些仪器的基本构造、工作原理，以及在不同领域，比如通信、医疗、工业控制等方面是如何应用的？我希望它不仅仅是理论的堆砌，更能有大量的实例和图解，让我这个非专业人士也能看得懂，甚至能激发我去动手实践的欲望。我最期待的是，它能解答一些我平时工作中遇到的关于信号测量的一些疑惑，比如如何准确地判断信号的频率成分、如何分析信号的瞬时变化，以及这些分析结果对于解决实际问题有什么帮助。如果这本书能在这方面提供一些实用的技巧和方法，那将是极大的收获。同时，我也希望它能介绍一些前沿的时频分析技术，比如小波变换、短时傅里叶变换等，并说明它们相较于传统方法的优势和适用场景。总的来说，我对这本书抱有很高的期待，希望它能成为我学习测量技术的一个良好起点。

评分☆☆☆☆☆

《时频测量技术及应用》这本书，光听名字就给我一种“高大上”的感觉，让我觉得它可能是一本能够解锁许多专业领域奥秘的钥匙。我一直对那些能够“看见”我们肉眼看不见的东西的技术充满敬畏。比如说，一个设备在运行过程中，可能在某个瞬间会发出某种特殊的“声音”，或者产生某种看不见的“波动”，而这种“声音”或“波动”的频率会随着时间而变化。这本书会不会教我们如何通过时频测量技术，来精确地捕捉和分析这些细微的、随时间变化的信号特征？我特别希望能在这本书里找到一些关于如何处理非平稳信号的讲解，因为现实世界中的很多信号都不是简单的正弦波，而是充满了复杂的动态变化。我期待书中能够用生动的语言，结合实际的工程案例，来阐释时频分析在不同领域的应用。比如，在航空航天领域，如何利用时频技术来监测飞机的发动机状态，及时发现潜在的故障？或者是在地质勘探中，如何通过分析地下的声波信号的时频特征，来寻找石油和天然气资源？我希望这本书能够不仅仅是理论的介绍，更能提供一些实用的操作指导和经验分享，让我能够从一个“门外汉”变成一个能够理解并运用这些技术的人。我相信，这本书如果能做到这些，那将是一本非常有价值的参考书。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《时频测量技术及应用》，我脑海里立刻浮现出一些画面：实验室里各种仪器闪烁着指示灯，工程师们紧盯着屏幕上的波形和频谱图，眉头紧锁，又时而露出恍然大悟的表情。我一直对幕后的那些“硬核”技术感到好奇，尤其是那些能够“看穿”信号本质的方法。这本书会不会就像一本“说明书”，详细地告诉我们，当信号出现跳变、抖动，或者混合了多种频率成分时，我们该如何运用时频技术来“诊断”它？我期待它能解释一些看似复杂的技术术语，比如“瞬时频率”、“相位信息”等等，并用通俗易懂的语言来阐述它们的重要性。我尤其对书中可能包含的“应用”部分充满了期待。除了通信和音频，这本书会不会触及一些我意想不到的领域？比如，在地震监测中，如何利用时频分析来识别地震波的特征，预测地震的发生？或者是在材料科学领域，如何通过时频测量来分析材料的动态响应？我希望这本书的案例分析能够足够贴近实际，让我能够感受到时频技术在解决真实世界问题中的强大力量。如果书中还能提供一些关于不同时频分析方法的优缺点对比，以及在特定场景下如何选择合适方法的建议，那将是对我非常有价值的指导。我希望它能帮助我建立起一个关于时频测量技术应用的整体认知框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《时频测量技术及应用》，听起来就充满了技术含量，并且让我联想到一些非常精密和前沿的测量场景。我一直对那些能够揭示事物隐藏规律的技术方法很感兴趣。比如，很多物理现象，像是振动、声音、电磁波，它们在不同时间点呈现出不同的频率特性，这种“动态”的频率变化，用传统的频率分析或者时间分析可能很难完全捕捉。我希望这本书能深入地讲解时频分析是如何做到这一点的，它会不会像一个“显微镜”，让我们能够同时观察到信号在时间和频率上的精细结构？我特别想了解的是，书中会不会提供一些实用的算法和工具，能够帮助我们实现这些时频分析？比如，对于一个工程师来说，如何在实际工作中选择合适的时频分析方法，如何设置参数，如何解读分析结果，这些都是非常关键的。这本书会不会在这方面提供一些“手把手”的教学？而且，“应用”这个词让我充满遐想，它会不会涵盖一些最新的技术发展，比如在雷达、声呐、甚至是一些新兴的传感技术中的应用？我设想书中会有大量的图表和公式，但更重要的是，希望这些图表和公式能够引导读者理解背后的物理意义和工程意义，而不是仅仅停留在数学层面。我希望通过这本书，能够对现代精密测量技术有一个更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

初拿到《时频测量技术及应用》这本书，我最直接的感受是它在内容上可能涵盖了非常广泛的领域。当然，我本人并不是这方面的专家，但从书名来看，它应该会涉及基础的信号处理理论，比如傅里叶变换之类的，这是理解时频分析的基础。我特别想知道的是，这本书是如何将抽象的数学概念与具体的工程应用结合起来的。比如，在通信系统中，信号的频率和时间信息往往是互相依赖的，这本书会不会讲解如何通过时频分析来优化信号的调制解调过程，提高传输效率和抗干扰能力？又或者是在音频处理领域，如何利用时频技术来对声音信号进行分解，实现降噪、音效增强，甚至是音乐合成？我设想这本书会用大量图示来展示时频分析的结果，比如二维的时频分布图，直观地展示信号在不同时间和频率上的能量分布。另外，如果书中能介绍一些常用的时频分析软件工具，并给出一些操作指南，那就更好了。我希望这本书能够帮助我理解，为什么在某些情况下，传统的频域或时域分析方法不够用，而时频分析则能提供更全面、更深入的信息。我个人比较关注的是在生物医学信号分析方面的应用，比如心电图、脑电图等，这些信号往往具有复杂的时变特性，时频分析是否能够帮助我们更有效地检测和诊断疾病？