《高精度电子测量系统设计》

本书为“十五五”高等学校新工科电子信息类专业系列教材之一。本书从数学与测量科学的本源出发，深度融合经典误差理论与现代数字信号处理技术，重构高精度电子测量系统的理论框架与实践路径。内容涵盖过采样、数字锁相解调、高速数字相敏解调、多输入多输出误差抑制、深度学习建模等多个前沿方向。

本书体现了作者多项原创性技术在实际应用中的成效，深入剖析提升电子测量系统精度的关键机制与方法。

本书适合作为电子信息、自动化、测控等专业高年级本科生和研究生的教材，也可作为高精度测量系统研发领域科研工作者与工程技术人员的参考书。

主编介绍

李刚，天津大学，教授，博士生导师。长期从事生物医学工程、信息检测与处理、嵌入式计算机及其应用等领域研究。主持和参与了30多项国际合作、国家自然科学基金、省部委以及企业合作项目。

在国际和国内学术刊物与会议上发表论文830多篇，其中EI检索和SCI检索各400多篇。获得国家发明专利110多项。主编并出版教材和著作48本。已培养毕业博士48名和硕士180多名，在学博士研究生6名和硕士研究生6名。国家级一流在线课程“生物医学电子学”负责人，天津市精品课程“生物医学电子学”负责人和主讲教师，校级一流线下课程“生物医学电子学”负责人。获天津市“五一”劳动奖章、中国仪器仪表学会创新奖和天津市先进教师称号等各种奖励50多项。

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本书亮点

这是提高电子测量系统精度的强大武器。本书详细阐述了如何利用ADC的量化噪声特性，通过过采样抑制“随机噪声”，在不改变硬件成本的前提下，将系统精度提高“数个量级”。

让古老的“调制与解调”技术焕发新生。编者提出的算法不仅精度极高，且计算简单，最普通的微处理器也能轻松实现，速度达到了极致。

针对多输入、多输出和多干扰的复杂测量环境，编者提出了独创的“M+N”理论。该理论在应用中效果极佳，为解决复杂环境下的误差抑制提供了“锦囊妙计”。

脑洞大开地将手机/相机作为“高灵敏度光敏传感器”。利用“大平均”技术（帧累加与像素累加），可以将测量精度轻而易举地提高数个量级，产生“脑洞大开”的冲击。

从测量方程或逼近函数的观点出发，拨开迷雾，指明了深度学习、神经网络在电子测量系统中的本质应用方向。拒绝盲目跟风，教你如何利用新技术解决老问题，实现更高精度的分析与测量。

本书内容紧密围绕"生物医学信息检测与处理"展开，涵盖心电与呼吸同步检测、溶解氧测量、血液成分光谱分析、PPG脉搏波测量等丰富的医学应用实例。将精密仪器的设计理念与生物医学工程实践深度结合，体现了交叉学科的创新优势。

本书的独特价值在于其深厚的实践根基。编者团队基于数十年来在生物医学信号检测、仪器仪表等领域的深耕，将大量经过实际项目验证的、卓有成效的原创性技术思考和工程经验，系统性地凝练于书中。例如“两段论”、“高速数字锁相解调算法”、“M+N理论”等，均是解决实际高精度测量问题的“利器”，而非纸上谈兵。这使得本书充满了“干货”与洞察力。

本书目录

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样章试读