高等学校教材：信号与系统实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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车进 等 著

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• Simulink

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040257755

商品编码：29692257803

包装：平装

出版时间：2008-12-01

基本信息

书名:高等学校教材：信号与系统实验

定价：17.70元

售价：12.9元,便宜4.8元,折扣72

作者:车进 等

出版社：高等教育出版社

出版日期：2008-12-01

ISBN：9787040257755

字数：

页码：211

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

可作为高等院校电气信息类专业信号与系统实验课程的教材，也可供从事信号与系统分析、信号处理的科研与工程技术人员参考。

内容提要

高等学校教材丛书。《信号与系统实验》分为三篇，其主要内容：篇是以信号与系统实验箱为主的基础实验，重点突出信号检测与分析仪表的使用、多种信号的观测、信号的分解与合成、信号通过线性系统发生的变化、线性系统的输入输出关系、信号的采样与恢复等：第二篇是将信号与系统理论课程中的重点、难点及部分练习用MATLAB语言进行形象、直观的可视化计算机模拟和仿真实现；第三篇是以DSP为工具的系统开发、设计、调试实验。附录包括MATLAB基础和IST-B型智能信号测试仪简介。

目录

篇 基千信号与系统实验箱的基础实验
实验一 基本电子测量仪表的工作原理与信号系统实验箱简介
实验二 信号波形的观察与测试
实验三 周期信号的频域分析
实验四 信号合成
实验五 无源滤波器与有源滤波器
实验六 信号通过线性系统
实验七 一阶连续时间系统模拟
实验八 二阶连续时间系统模拟
实验九 信号采样与恢复

第二篇 基于MATLAB语言的信号与系统的仿真实验
实验一 连续时间信号的时域分析
实验二 离散时间信号的时域分析
实验三 离散系统的时域分析
实验四 连续系统的时域分析
实验五 连续时间周期信号的频域分析
实验六 连续时间信号的频域分析
实验七 连续系统的频域分析及连续信号的采样与重构
实验八 连续系统的复频域分析
实验九 离散系统的Z域分析
实验十 状态变量分析

第三篇 基于DSP的信号与系统的仿真实验
一、CCS概述
二、ICETEKDSP教学实验箱简介
实验一 常用指令实验
实验二 模数转换实验
实验三 有限冲击响应滤波器(FIR)算法实验
实验四 A律压缩解压实验

附录
附录1 MATLAB基础
1.1 MATLAB简介
1.2 MATLAB的开发环境
1.3 MATLAB帮助系统
1.4 数据交换系统
1.5 MATLAB数值计算功能
1.6 MATLAB图形功能
1.7 M文件
1.8 MATLAB程序流程控制
1.9 MATLAB主要命令函数表

附录2 IST-B型智能信号测试仪简介
2.1 主要功能
2.2 主要特点
2.3 主要功能技术指标
2.4 操作方法
2.5 注意事项
英、中文名词对照
参考文献

作者介绍

文摘

ICETEK DSP教学实验箱是由北京瑞泰创新科技有限责任公司于2003年推出的DSP教学产品。它面向广大DSP初学者，提供DSP教学的一体化设备，为DSP教学提供整体解决方案，它还为DSP设备的研制者提供了一个较为完备的测试平台，尤其适用于开设DSP教学课程的学校和各类初学者。
　　1.ICETEK DSP教学实验箱的特点
　　（1）完备性：提供完整的DSP实验环境。硬件上包括DSP仿真器、评估板、信号源、控制模块；软件上提供仿真软件、完全使用手册和实验例程。可以进行与DSP应用相关的大部分实验和测试。
　　（2）易用性：完备的使用说明和实验手册使使用者可以轻松上手、尽快熟悉DSP使用的相关操作，多功能的控制模块提供从图像到声音、从输入到输出多种形象直观的显示、控制手段，使用户的知识得到感性的结果，从而加深对DSP的理解。
　　（3）直观性：提供液晶图像显示、发光二极管阵列显示、电机指示等视觉实验效果，信号源也提供了容易控制、简单明了的测试手段，使实验现象能更加直观、具体、明确地展示出来。

序言

高校教材：信号与系统实验 一、教材背景与定位 《信号与系统实验》教材，面向高等院校电子信息类、通信工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业本科生，作为“信号与系统”课程的配套实验教材。本教材旨在深化学生对“信号与系统”理论知识的理解，培养学生的动手实践能力、分析问题和解决问题的能力，以及初步的工程设计与开发能力。 在当前信息技术飞速发展的时代背景下，信号与系统作为电子信息科学的基础学科，其理论知识的掌握至关重要。然而，抽象的理论往往需要通过实践来具象化，实验教学是连接理论与工程应用的桥梁。本教材正是基于这一需求，力求在理论教学的基础上，通过精心设计的实验项目，引导学生深入探索信号与系统的奥秘，掌握分析和处理各类信号的常用方法和工具，为后续专业课程的学习和未来从事相关技术工作打下坚实的基础。 本教材在内容编排上，紧密结合了国内外高校“信号与系统”课程的教学大纲和发展趋势，注重理论与实践的紧密结合，同时也考虑到了实验设备和软件平台的通用性与先进性。我们期望通过本教材，让学生不仅能够理解信号的本质、系统的特性，更能学会如何利用现代化的实验手段和工具来验证理论、设计系统、解决实际工程问题。 二、教材内容概述 本教材内容涵盖了信号与系统领域的核心概念、基本分析方法和关键技术，并将其转化为一系列具有代表性和启发性的实验项目。实验设计由浅入深，循序渐进，力求覆盖“信号与系统”课程的主要知识点。 第一部分：基础信号与系统分析实验 本部分是教材的基石，主要围绕离散时间信号和连续时间信号的基本特性、常见信号的生成与分析，以及线性时不变系统的基本性质和分析方法展开。 实验一：基本离散时间信号的生成与观察 实验目标： 掌握常用离散时间信号（如单位阶跃信号、单位冲激信号、指数信号、正弦信号等）的定义、性质及其在计算机中的表示方法。熟悉掌握 MATLAB/Simulink 或 Python/NumPy 等编程环境下的信号生成和可视化操作。 实验内容： 1. 生成并绘制单位阶跃信号 $u[n]$、单位冲激信号 $delta[n]$。 2. 生成并绘制不同参数下的指数信号 $a^n u[n]$，观察其衰减或增长特性。 3. 生成并绘制不同频率、幅度、相位和初始相位下的正弦/余弦信号。 4. 观察和分析周期信号的特性，理解其周期性。 理论联系： 离散时间信号的采样、幅度、相位、频率等概念。 实验二：基本连续时间信号的仿真与分析 实验目标： 理解连续时间信号的数学表示，并通过数值仿真方法模拟和分析连续时间信号的特性。 实验内容： 1. 通过离散化近似或数值积分等方法，仿真生成单位阶跃信号、单位冲激信号的连续时间版本。 2. 仿真生成不同参数下的连续时间指数信号 $e^{-at}u(t)$，观察其衰减特性。 3. 仿真生成不同频率、幅度、相位和初始相位下的连续时间正弦/余弦信号。 4. 探索信号的对称性（奇函数、偶函数）及其在信号表示中的作用。 理论联系： 连续时间信号的定义、幅度、相位、频率，信号的奇偶分解。 实验三：信号的变换（时移、尺度变换、幅度缩放） 实验目标： 深刻理解信号的时域变换（移位、尺度变换、幅度翻转和缩放）对其波形的影响，并能在实验中准确实现这些变换。 实验内容： 1. 对给定信号进行不同时间量的移位操作（前移和后移），观察波形的变化。 2. 对给定信号进行尺度变换（压缩和扩展），观察波形的变化。 3. 对给定信号进行幅度翻转（时间翻转）和幅度缩放操作，观察波形的变化。 4. 组合运用多种变换，观察复杂变换对信号的影响。 理论联系： 信号的平移、伸缩、翻转性质。 实验四：卷积运算与线性时不变系统响应 实验目标： 理解卷积运算在信号与系统中的核心地位，掌握计算和仿真线性时不变系统（LTI）的单位脉冲响应和零输入响应的方法。 实验内容： 1. 手动计算和程序实现离散时间 LTI 系统的卷积运算，求解系统对任意输入信号的零状态响应。 2. 理解单位冲激响应 $h[n]$ 的概念，通过卷积计算系统输出。 3. 仿真实现一个简单的离散时间 LTI 系统（例如，移动平均滤波器、一阶/二阶系统），观察其对不同输入信号的响应。 4. 通过数值积分方法，仿真计算连续时间 LTI 系统的卷积，求解系统输出。 5. 理解连续时间 LTI 系统的单位脉冲响应 $h(t)$ 的概念。 理论联系： 卷积积分与卷积和的定义、性质，LTI 系统的零状态响应、零输入响应，单位脉冲响应。 实验五：系统性质的验证（线性、时不变性） 实验目标： 通过实验手段验证一个系统是否为线性系统和时不变系统。 实验内容： 1. 线性验证： 叠加性：向系统输入两个信号 $x_1(t)$ 和 $x_2(t)$，得到输出 $y_1(t)$ 和 $y_2(t)$。然后输入信号 $x_3(t) = ax_1(t) + bx_2(t)$，观察输出是否为 $y_3(t) = ay_1(t) + by_2(t)$。 齐次性：向系统输入信号 $x(t)$，得到输出 $y(t)$。然后输入信号 $x'(t) = ax(t)$，观察输出是否为 $y'(t) = ay(t)$。 2. 时不变性验证： 向系统输入信号 $x(t)$，得到输出 $y(t)$。 将输入信号 $x(t)$ 进行时间平移得到 $x(t- au)$，然后输入该平移后的信号，观察输出是否为 $y(t- au)$。 理论联系： LTI 系统的定义、线性和时不变性的数学判据。 第二部分：傅里叶变换与频域分析实验 本部分旨在使学生掌握傅里叶变换的原理及其在信号分析中的应用，理解频谱的概念，并学会利用频域分析工具来表征信号和系统。 实验六：傅里叶级数分析 实验目标： 理解周期信号可以分解为一系列正弦和余弦分量的和，掌握傅里叶级数的基本概念和计算方法，并通过仿真观察周期信号的频谱特性。 实验内容： 1. 选择一个简单的周期信号（如方波、三角波、锯齿波），手动计算其傅里叶级数展开系数。 2. 利用编程语言（如 MATLAB/Python）实现傅里叶级数求和，近似重构原始周期信号，观察不同截断项数下的重构效果。 3. 绘制信号的幅度谱和相位谱，分析信号的频域特性。 理论联系： 周期信号的傅里叶级数展开（指数形式和三角形式）、谐波分量、幅度谱、相位谱。 实验七：傅里叶变换及其性质 实验目标： 掌握非周期信号的傅里叶变换，理解频谱的概念，并熟悉傅里叶变换的常用性质（如线性性、时移性、频移性、对称性、积分性质等）。 实验内容： 1. 计算和绘制常见非周期信号（如矩形脉冲、指数衰减信号、高斯信号）的傅里叶变换。 2. 验证傅里叶变换的线性性：观察 $a x_1(t) + b x_2(t)$ 的傅里叶变换是否为 $a X_1(omega) + b X_2(omega)$。 3. 验证傅里叶变换的时移性：观察 $x(t-t_0)$ 的傅里叶变换是否为 $e^{-jomega t_0} X(omega)$。 4. 验证傅里叶变换的频移性：观察 $e^{jomega_0 t} x(t)$ 的傅里叶变换是否为 $X(omega-omega_0)$。 5. 利用数值方法（如 FFT）计算和分析离散时间信号的傅里叶变换。 理论联系： 傅里叶变换的定义、性质、频谱密度。 实验八：系统频率响应的分析 实验目标： 理解线性时不变系统的频率响应 $H(omega)$ 的概念，掌握分析系统如何影响不同频率分量的幅度和相位，并学会利用频率响应来表征系统的滤波特性。 实验内容： 1. 对于一个给定的 LTI 系统（例如，RC 电路、LC 电路、数字滤波器），计算或仿真其频率响应 $H(omega)$。 2. 绘制系统的幅频特性曲线 $|H(omega)|$ 和相频特性曲线 $angle H(omega)$。 3. 分析系统的通带、阻带、截止频率等关键参数。 4. 输入一个包含多个频率分量的信号，观察系统输出信号的频谱，分析哪些频率分量被衰减，哪些被增强。 5. 设计一个简单的滤波器（如低通、高通、带通滤波器），验证其滤波效果。 理论联系： 频率响应、幅频特性、相频特性、滤波器设计。 实验九：抽样定理与奈奎斯特准则 实验目标： 深入理解抽样定理，掌握理想抽样、实际抽样和保持的作用，理解混叠现象的产生及其避免方法，并学会验证奈奎斯特准则。 实验内容： 1. 选择一个连续时间信号，对其进行不同抽样频率下的抽样，观察抽样后信号的频谱。 2. 当抽样频率低于奈奎斯特速率时，观察频谱中出现的混叠现象，并分析其原因。 3. 实现信号的恢复（零阶保持或一阶保持），观察恢复效果，并分析恢复质量与抽样频率的关系。 4. 讨论和演示实际系统中如何避免混叠。 理论联系： 抽样定理、奈奎斯特准则、混叠、冲激抽样、保持器。 第三部分：拉普拉斯变换与Z变换实验 本部分引入复频域分析方法，使学生能够更方便地分析 LTI 系统的动态特性，特别是瞬态响应和稳定性。 实验十：拉普拉斯变换及其性质 实验目标： 掌握拉普拉斯变换的定义和常用变换对，理解收敛域（ROC）的概念，并能利用拉普拉斯变换分析连续时间 LTI 系统的行为。 实验内容： 1. 计算和绘制常见连续时间信号的拉普拉斯变换及其 ROC。 2. 验证拉普拉斯变换的线性性、时移性、积分/微分性质等。 3. 利用拉普拉斯变换求解 LTI 系统的零输入响应和零状态响应。 4. 分析 LTI 系统的极点和零点，讨论其与系统稳定性的关系。 理论联系： 拉普拉斯变换定义、性质、收敛域、极点、零点、系统稳定性。 实验十一：Z变换及其性质 实验目标： 掌握 Z 变换的定义和常用变换对，理解收敛域（ROC）的概念，并能利用 Z 变换分析离散时间 LTI 系统的行为。 实验内容： 1. 计算和绘制常见离散时间信号的 Z 变换及其 ROC。 2. 验证 Z 变换的线性性、时移性、积分/微分性质（序列求和/累加）等。 3. 利用 Z 变换求解离散时间 LTI 系统的零输入响应和零状态响应。 4. 分析离散时间 LTI 系统的极点和零点，讨论其与系统稳定性的关系。 理论联系： Z 变换定义、性质、收敛域、极点、零点、系统稳定性。 实验十二：系统稳定性与因果性分析 实验目标： 深入理解 LTI 系统的稳定性和因果性概念，并学会通过极点、零点位置和 ROC 来判断系统是否稳定和因果。 实验内容： 1. 给定一组 LTI 系统的传递函数（连续时间或离散时间），通过分析其极点位置，判断系统的稳定性。 2. 改变系统参数，观察极点位置的变化，以及由此带来的系统稳定性变化。 3. 分析系统的 ROC，并判断其因果性。 4. 输入一个信号，并通过仿真观察系统的响应，验证理论判断的稳定性。 理论联系： 稳定系统的充要条件（连续和离散）、因果系统的充要条件。 第四部分：高级主题实验（选做或进阶） 本部分内容可以根据学校的教学安排和学生的基础进行选择性学习，旨在引入更广泛和深入的信号与系统应用。 实验十三：离散傅里叶变换 (DFT) 和快速傅里叶变换 (FFT) 应用 实验目标： 掌握 DFT 的概念和计算，理解 FFT 的高效性，并能将其应用于信号的频谱分析。 实验内容： 1. 计算一段离散信号的 DFT，并与连续傅里叶变换的结果进行比较。 2. 利用 FFT 算法快速计算信号的频谱，并分析结果。 3. 研究 FFT 在信号去噪、谐波分析等方面的应用。 理论联系： DFT、FFT、频谱分析。 实验十四：线性调频信号（Chirp Signal）的生成与分析 实验目标： 理解线性调频信号的特性，掌握其生成方法，并了解其在雷达、通信等领域的应用。 实验内容： 1. 生成不同调频斜率和频率的线性调频信号。 2. 分析调频信号的频谱特性。 3. 研究调频信号的匹配滤波处理，观察其信号展宽和压缩的效果。 理论联系： 调频信号、匹配滤波。 实验十五：数字滤波器设计与仿真 实验目标： 掌握基本的数字滤波器（如 FIR 和 IIR 滤波器）的设计原理，并能利用工具进行滤波器设计和性能评估。 实验内容： 1. 设计一个低通、高通或带通 FIR 滤波器，观察其幅频特性。 2. 设计一个低通、高通或带通 IIR 滤波器，并与 FIR 滤波器进行性能比较。 3. 利用滤波器对带噪声的信号进行滤波，评估滤波效果。 理论联系： FIR 滤波器、IIR 滤波器、数字滤波器设计方法（窗函数法、频域设计法等）。 三、实验教学模式与方法 本教材提倡以学生为中心的探究式、启发式实验教学模式。 1. 理论联系实际： 每个实验项目都紧密关联“信号与系统”课程的理论知识点，实验前引导学生回顾相关理论，明确实验目标和预期结果。 2. 动手实践为主： 鼓励学生独立完成实验操作，从编写程序、连接电路到观察数据、分析结果，全过程亲身参与。 3. 仿真与实物结合： 实验项目既包含使用 MATLAB/Simulink、Python 等软件进行系统仿真，也鼓励使用实际的信号发生器、示波器、滤波器模块等硬件设备进行验证，全面提升学生的工程实践能力。 4. 问题导向与探究式学习： 实验报告要求学生不仅记录数据，更要分析数据背后的原理，提出和解决实验过程中遇到的问题，鼓励学生进行创新性探索。 5. 小组合作与交流： 鼓励学生分组完成实验，通过讨论和交流，学习他人的思路和方法，培养团队协作精神。 6. 实时反馈与指导： 实验过程中，教师和助教应及时巡视，解答学生疑问，对学生的实验操作进行指导和纠正，确保实验顺利进行。 四、教材特色与优势 1. 内容全面且聚焦： 涵盖了“信号与系统”实验教学的核心内容，同时根据实际教学需求，对知识点进行了精选和侧重。 2. 实验设计科学合理： 实验项目由易到难，循序渐进，具有很强的代表性和操作性，能够有效帮助学生掌握理论知识。 3. 理论指导实践： 每个实验项目都清晰地阐述了理论背景，使学生在动手的同时，能够深刻理解理论的意义和价值。 4. 软硬件平台兼容性强： 实验设计考虑了主流的仿真软件（如 MATLAB/Simulink, Python）和通用硬件实验平台，方便高校选用和配置。 5. 注重能力培养： 不仅关注知识的传授，更注重培养学生的分析问题、解决问题、动手实践、创新思维和团队协作能力。 6. 语言清晰易懂： 实验步骤描述清晰，图示辅助直观，避免使用过于晦涩的专业术语，方便学生理解和操作。 五、学习建议 课前预习： 认真阅读本章的理论知识，理解相关概念和公式，明确实验目的和要求。 实验操作： 严格按照实验步骤进行操作，注意安全规范，如有疑问及时向老师或助教请教。 数据分析： 仔细观察实验现象，记录原始数据，并进行认真分析，找出数据之间的规律和联系。 实验报告： 认真撰写实验报告，清晰地阐述实验过程、结果分析、结论以及遇到的问题和思考。 总结与思考： 实验结束后，及时总结本实验中学到的知识和技能，并将其与课堂理论知识联系起来，进行更深入的理解和拓展。 《信号与系统实验》教材，以其严谨的科学性、系统的完整性、创新的教学理念和实用的操作指导，必将成为广大高校师生在信号与系统实验教学中的得力助手，为培养高质量的电子信息类人才贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习信号处理的相关理论，感觉对那些抽象的数学模型总是难以建立起直观的物理图像。市面上很多教材在推导公式的时候，往往只停留在纯粹的数学演算层面，看完一遍之后，脑子里还是一团浆糊。因此，我非常期待一本能够将理论与实际操作紧密结合起来的书籍。我希望这本书不仅仅是纸上的公式堆砌，而是能够真正教会我如何“动手”去验证这些理论。比如，涉及到傅里叶变换、Z变换这些核心概念时，我更希望能够看到相关的实验指导，让我通过搭建电路或者编写程序来直观感受信号在不同域中的特性变化。如果这本书能提供详尽的实验步骤和预期的结果分析，那对我来说简直是福音。我关注的重点在于，它能不能帮助我跨越理论与实践之间的那道鸿沟，真正实现“知其然，更知其所以然”。这种实践导向的教学方法，对于培养工程师的思维模式至关重要，也是我选择教材时最看重的部分。

评分☆☆☆☆☆

我对教材的实用性和可操作性有着近乎苛刻的要求。我经常遇到一些教材，理论讲得头头是道，但当你尝试在实验室或者仿真软件中复现书中的例子时，却发现指导语焉不详，甚至参数设置存在明显错误，白白浪费了大量时间去调试那些本应清晰明了的实验步骤。因此，我非常看重一本书的“可执行性”。我希望这本书中涉及的任何实验环节，无论是硬件搭建还是软件模拟（比如使用MATLAB或Simulink），都能提供精确到位的指导，包括所需的元器件型号、软件版本、关键代码段的注释等。如果能附带一些常见的错误排除指南（Troubleshooting Guide）就更棒了。毕竟，实验过程中出现问题是常态，一个优秀的实验指导书应该预见到这些“陷阱”，并提前为学习者指明方向，减少挫败感，确保学习的效率和乐趣。

评分☆☆☆☆☆

从另一个角度来看，一本优秀的教材不仅仅是知识的搬运工，更应该是一本能够激发批判性思维的工具。我期望这本书在探讨完标准的系统分析方法后，能进一步引导读者思考这些方法的局限性。比如，在处理非线性系统或时变系统时，传统的线性时不变系统（LTI）模型会遇到哪些困难？我们有哪些替代性的分析思路？这种超越课本知识边界的探讨，对于培养具有创新精神的工程师至关重要。我希望作者能在适当的地方抛出一些开放性的问题，或者引用最新的研究进展，来拓宽读者的视野，让他们意识到信号与系统领域远非书本上所展示的那么简单和封闭。如果这本书能在我合上书本之后，依然能留下一些值得我深入思考和进一步查阅资料的“钩子”，那么它就真正称得上是一本具有启发性的经典之作了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对工程技术有浓厚兴趣的学生，我深知掌握扎实的数学基础是理解复杂系统的前提。然而，纯粹的理论学习很容易让人感到枯燥和脱节，尤其是在面对像系统分析这样需要高度抽象思维的领域时。我非常关注这本书的叙事方式和知识的引入顺序。理想情况下，我希望作者能用一种循序渐进的方式，从最基础的概念开始，逐步引入复杂的分析工具，并且在每一步的推导过程中，都能穿插一些实际工程中的应用背景作为铺垫，让读者明白为什么要学习这些特定的数学工具。如果这本书在讲解卷积、系统响应这类关键点时，能提供丰富的图示辅助说明，那就再好不过了。我宁愿花更多时间去理解一个概念的来龙去脉，也不想囫囵吞枣地记住一堆公式。这本书的价值，应该体现在它能否构建一个清晰、逻辑自洽的知识框架，让初学者不至于在复杂的数学推导中迷失方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了非常深刻的印象，那种深沉的蓝色调和简洁的排版，一下子就抓住了我的眼球。我记得我当时在书店里，一眼就被它那种“专业、严谨”的气质所吸引。拿到手里掂了掂，分量感十足，这通常意味着内容是相当充实和深入的。书脊上的字体清晰有力，让人有一种迫不及待想要翻开一探究竟的冲动。虽然书名听起来很“硬核”，但整体包装却透露出一种现代感，没有那种传统教材的刻板。尤其是封底的简介部分，虽然我没看具体内容，但那种排版的疏密有致，已经让我预感到这是一本经过精心打磨的出版物。它给我的第一感觉是，这不是那种随便印印的教材，而是真正为学习者着想，在视觉上传达出高质量信息的作品。我猜想，这本书在内容组织上也一定遵循了类似的精心设计，力求让读者在获取知识的同时，也能享受到阅读的愉悦感，而不是被密密麻麻的文字淹没。这种对细节的关注，在理工科教材中是相当难得的。