信号与系统实践教程 基于美国NI公司的NI ELVIS实现方案 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　本书以基于虚拟仪器的实验和硬件实验为主，并且采用软件实验与硬件实验相对应的方式编写。对硬件实验引入虚拟仪器技术，而软件实验使用MATLAB与Multisim。本书与实验室自行开发的实验系统配套，包含了信号时域、频域分析实验、系统分析实验/综合实验，内容涵盖了“信号与系统”课程的大部分理论知识点。

目录

前言
第1章　虚拟仪器技术基础1
1.1　虚拟仪器及LabVIEW简介1
1.1.1　基于虚拟仪器的信号与系统实验简介1
1.1.2　LabVIEW简介2
1.1.3　LabVIEW应用程序的构成2
1.1.4　在LabVIEW 2010环境下创建VI3
1.2　NI ELVIS简介及使用10
1.2.1　NI ELVIS组成及性能11
1.2.2　NI ELVISⅡ的安装14
1.2.3　NI ELVISⅡ平台虚拟仪器简介17
1.2.4　NI ElVISⅡ平台虚拟仪器使用实例28
第2章　Multisim及MATLAB使用简介34
2.1　Multisim使用简介34
2.1.1　概述34
2.1.2　基本操作34
2.1.3　用Multisim创建电路图37
2.1.4　Multisim虚拟仿真仪器的使用40
2.1.5　用Multisim分析信号频谱47
2.1.6　用Multisim测量系统频率特性54
2.2　MATLAB使用简介55
2.2.1　MATLAB概述55
2.2.2　MATLAB的工作环境56
2.2.3　M文件编辑器59
2.2.4　MATLAB的基础知识60
2.2.5　MATLAB的运算符61
2.2.6　MATLAB的基本变量62
2.2.7　MATLAB控制结构63
2.2.8　MATLAB的数据可视化66
2.2.9　MATLAB的常用函数68
第3章　时域分析与信号分析实验73
3.1　时域分析实验73
3.1.1　实验目的73
3.1.2　实验原理73
3.1.3　实验仪器76
3.1.4　预习要求76
3.1.5　实验内容与要求76
3.1.6　思考题和实验报告要求78
3.1.7　基于NI ELVIS的时域分析实验78
3.2　卷积积分的数值计算80
3.2.1　实验目的80
3.2.2　实验原理80
3.2.3　实验仪器85
3.2.4　预习要求85
3.2.5　实验内容85
3.2.6　思考题86
3.2.7　实验报告要求86
3.3　电信号的合成与分解87
3.3.1　实验目的87
3.3.2　实验原理87
3.3.3　预习要求88
3.3.4　实验仪器89
3.3.5　实验内容89
3.3.6　实验报告要求90
3.3.7　思考题91
3.3.8　参考程序介绍及使用91
3.4　周期信号的频谱分析92
3.4.1　实验目的92
3.4.2　实验原理92
3.4.3　预习要求95
3.4.4　实验内容95
3.4.5　思考题97
3.4.6　实验报告要求97
3.4.7　用NI ElVIS中的DSA进行频谱分析实验97
3.5　用沃尔什函数合成信号98
3.5.1　实验目的98
3.5.2　实验原理98
3.5.3　预习要求101
3.5.4　实验仪器101
3.5.5　实验内容101
3.5.6　实验报告要求101
第4章　系统分析实验102
4.1　线性系统频率特性的测试102
4.1.1　实验目的102
4.1.2　实验原理102
4.1.3　实验内容105
4.1.4　预习要求106
4.1.5　实验报告要求106
4.1.6　实验仪器106
4.1.7　用NI ELVIS测试系统频率特性106
4.2　低通滤波器设计107
4.2.1　实验目的107
4.2.2　实验原理107
4.2.3　预习要求108
4.2.4　实验内容108
4.2.5　思考题110
4.2.6　实验报告要求110
4.2.7　基于NI ELVIS的滤波器设计110
4.3　连续时间系统模拟111
4.3.1　实验目的111
4.3.2　实验原理111
4.3.3　预习要求114
4.3.4　实验仪器114
4.3.5　实验内容114
4.3.6　实验报告要求115
4.3.7　基于NI ELVIS的系统模拟实验115
4.4　系统的零状态响应120
4.4.1　实验目的120
4.4.2　实验原理120
4.4.3　预习要求122
4.4.4　实验内容122
4.4.5　实验报告要求123
4.5　系统的零、极点123
4.5.1　实验目的123
4.5.2　实验原理123
4.5.3　预习要求124
4.5.4　实验内容124
4.5.5　参考程序125
4.5.6　实验报告要求126
4.6　线性系统3种不同描述方式间的转换126
4.6.1　实验目的126
4.6.2　实验原理及说明126
4.6.3　预习要求130
4.6.4　实验内容130
4.6.5　实验报告要求130
4.7　信号通过线性系统130
4.7.1　实验目的130
4.7.2　实验原理130
4.7.3　实验仪器132
4.7.4　实验内容132
4.7.5　预习要求134
4.7.6　思考题134
4.7.7　实验报告要求134
4.7.8　基于NI ELVIS的实验方法134
4.8　采样定理实验137
4.8.1　实验目的137
4.8.2　实验原理137
4.8.3　实验仪器139
4.8.4　实验内容139
4.8.5　预习要求140
4.8.6　思考题140
4.8.7　实验报告要求140
4.8.8　基于NI ELVIS的采样定理实验方法141
第5章　基于音频信号的综合实验143
5.1　NI myDAQ简介143
5.2　声音信号的采集143
5.2.1　实验目的143
5.2.2　实验原理143
5.2.3　实验步骤144
5.2.4　思考题152
5.3　音频信号的频谱分析153
5.3.1　实验目的153
5.3.2　实验原理153
5.3.3　实验内容及步骤153
5.3.4　思考题156
5.4　制作音乐伴奏曲156
5.4.1　实验目的156
5.4.2　实验原理156
5.4.3　程序编写步骤157
5.4.4　思考题161
5.5　在线音效处理实验161
5.5.1　实验目的161
5.5.2　实验原理162
5.5.3　实验步骤162
5.5.4　实验报告要求163
5.6　音阶声音模拟164
5.6.1　实验目的164
5.6.2　实验原理164
5.6.3　实验步骤166
5.6.4　思考题166
附录1　常用仪器使用说明167
附录2　MATLAB常用函数及命令179
参考文献182

前言/序言

　　信号与系统课程一直是电子信息类专业和电气工程、工业自动化、自动控制、计算机、仪器仪表等非电子信息类专业的重要基础课程。本实践教程与理论课程紧密结合，可作为“信号与系统实验”课程的配套教材。多年来，为帮助学生掌握信号与系统的相关理论与概念，南京航空航天大学通信教研室“信号与系统”课程组开发了“信号与系统实验”课程的多个实验项目，部分实验项目编入《信号、系统与控制实验教程》（王凤如、王小扬主编），已使用多年。随着实验室实验条件的改善、实验技术水平的提高，本教材为适应实验教学的需要，对信号与系统实验项目进行了改进和补充，增加了适应当前技术发展和教学需要的新实践案例，教材共包含了18个设计性、综合性、应用性实验项目。因此本教材既是南京航空航天大学多年信号与系统实验教学成果的积淀，又着重融入了当下先进的实验技术，实用性强，更具有启发学生创新实验与实践的先进性。
　　信号与系统的部分硬件实验一直受到相关仪器设备缺乏的限制，例如频谱分析仪、扫频仪等仪器设备。由于这些设备仅在信号与系统的部分实验中使用，存在利用率不高、价格昂贵等问题，所以实验室一直没有大批量配备。本书最主要的特点是：对原所有的硬件实验增加了利用美国国家仪器公司（NationalInstruments，NI）推出的虚拟仪器教学实验套件NIELVIS的具体方案。而基于虚拟仪器技术“软件就是仪器”的核心思想，将信号与系统实验与虚拟仪器技术相结合，在基于计算机的仪器平台上完成更多的硬件实验和实践项目，弥补了现有实验条件下许多硬件实验项目无法开展的不足，并使软硬件得到很好的结合。
　　另外，编者根据多年从事“信号与系统实验”课程教学的经验，结合使用NI虚拟仪器产品的体会，编写了本书，特别介绍了利用NImyDAQ设备开发基于音频信号的信号与系统综合实验项目。利用音频信号作为处理对象，可以将理论知识与实际应用结合得更紧密，使学生对相关知识有更加直观的认识，这也有助于学生理解理论知识。
　　本书既有硬件设计与测试的实践项目，也有使用Multisim、MATLAB等软件平台设计的实践项目。这些软件工具同样也是学生们学习信号与系统课程所应掌握的，对他们理解和掌握所学理论都大有帮助。全书紧密配合信号与系统理论课程教学大纲，每个实验既独立，又相互联系，内容由浅入深、循序渐进。最后结合工程实际，通过对音频信号的处理实验，加深学生对理论知识的理解，提高学生应用所学知识解决实际问题的能力。
　　本书不仅给出了基于NIELVIS的实验方案，还给出了基于传统仪器的实验方法，并结合教学实际所使用的仪器设备情况，在附录中编写了常用仪器的使用方法和MATLAB常用函数及命令，因此在不使用NIELVIS的情况下，学生也可以开展实验。考虑到在开展实验时所使用的仪器设备厂家、型号不尽相同，在使用本书作为信号与系统实验教材时，也可以针对所使用的仪器情况对实验方法加以调整。
　　本书内容分为5章，每一章的主要内容与课堂教学的学时安排为：
　　第1章对虚拟仪器、LabVIEW以及实验所涉及的虚拟仪器教学实验套件NIELVIS进行了介绍。建议在利用NIELVSI开展实验前，介绍本章节内容。（建议学时：4）第2章对软件实验所用到的Multisim及MATLAB软件进行了介绍，建议在进行相关实验前，详细讲解。（建议学时：4）第3章给出了5个有关信号分析、时域分析的实验项目。（建议学时：每个实验2学时）第4章给出了8个与系统分析相关的实验项目。（建议学时：每个实验2学时）第5章给出了基于音频信号的多个实验项目，并对实验所使用的NImyDAQ进行了简单介绍。（建议学时：每个实验2学时）附录1为实验所涉及仪器设备的使用说明，以及实验数据的处理方法、要求。建议可以根据实际使用仪器的情况选读。
　　任课教师可以根据实际的教学安排自行选择书中的实验项目。对于硬件实验的实现方法，本书既给出了基于传统仪器的实验方法，又给出了应用NIELVIS开展实验的方法。因此，任课教师可以根据实际仪器的配备情况选择性地开展实验。
　　本书第1章、第5章及第2章、第3章中基于NIELVIS的实验方案由黄晓晴编写；第2章其余部分及附录B由竺琼编写；第3章（大部分内容）、第4章由王小扬编写；附录A由翟会编写。胡光霞针对3。2节、3。4节、4。1节所涉及的3个实验项目，在原教材的基础上编写了MATLAB实验应用程序，并对实验方法进行了修改和补充。竺琼还对涉及Multisim仿真的实验内容进行了修改和补充。谷嫚根据目前开展实验的情况对其余实验内容进行了修改和补充。翟会对本教材所有涉及虚拟仪器的实验进行了校对和验证。王小扬对本书所有实验项目及内容的修订提出了宝贵的意见和建议。全书由黄晓晴统稿。
　　从事信号与系统理论教学多年的潘双来老师对本书的编写也提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。
　　由于编者水平有限，时间仓促，书中不免有许多错误和不足之处，欢迎读者批评指正。
　　编者2015年12月

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