信號(hào)與系統(tǒng)是電子信息類、儀器類、電氣工程、交通運(yùn)輸工程、力學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等專業(yè)的必修基礎(chǔ)課。由于信息生產(chǎn)、傳遞、處理及利用的方法和技術(shù)是各工科專業(yè)學(xué)生必須掌握的核心知識(shí)，因此信號(hào)與系統(tǒng)成為各專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)性課程，在學(xué)習(xí)過程中具有里程碑式的意義。
對許多學(xué)生來說，信號(hào)與系統(tǒng)是一門難度很大的課程，其主要難點(diǎn)在于新概念多、內(nèi)容多。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)是促進(jìn)學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的有效手段。目前已經(jīng)有多本實(shí)驗(yàn)教材出版，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了一定作用。但是這些實(shí)驗(yàn)教材幾乎都是基于MATLAB的仿真實(shí)驗(yàn)，或者是信號(hào)發(fā)生器、實(shí)驗(yàn)電路等產(chǎn)生的信號(hào)，對典型信號(hào)與系統(tǒng)及其特性進(jìn)行模擬，驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)。由于不是真實(shí)的信號(hào)，在尚未開始時(shí)便已經(jīng)能夠推論出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其實(shí)踐性與實(shí)用性有限。此外，完全一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感，使得教學(xué)效果大打折扣。
本書選用了一些容易獲取的、有實(shí)際意義的信號(hào)，如市電電壓、脈搏、心音、樂器聲，或搭建實(shí)際系統(tǒng)，指導(dǎo)學(xué)生采集分析實(shí)驗(yàn)，增加了趣味性和實(shí)用性，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)課程的興趣，同時(shí)還為學(xué)生提供了有實(shí)際工程意義的實(shí)踐平臺(tái)。
研究對象如果是工業(yè)產(chǎn)品，采用同樣的研究方法，僅更換研究對象則無太大的意義，其實(shí)踐性與實(shí)用性只是聊勝于無。生物學(xué)研究使用同一種研究方法針對不同的研究對象（即不同種類的生物或同一種類、不同種群的生物）則有重要的科學(xué)意義和工程意義。作者將信息工程與生物工程交叉融合，開拓信號(hào)分析相對新穎的應(yīng)用領(lǐng)域農(nóng)業(yè)害蟲檢查。我國有天牛害蟲4 000種以上，開展害蟲活動(dòng)聲研究可以保證研究對象不同，且研究結(jié)果有實(shí)際意義和科學(xué)價(jià)值。本書將害蟲活動(dòng)聲信號(hào)分析作為開拓性實(shí)驗(yàn)，對于學(xué)有余力且有興趣的學(xué)生，引導(dǎo)他們進(jìn)行更加深入、系統(tǒng)的科研學(xué)術(shù)訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的科研成就感和學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而撰寫高水平學(xué)術(shù)論文。
基于以上考慮，作者編寫了《信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程基于實(shí)際信號(hào)》。全書包括3篇共10章。第1篇基礎(chǔ)篇包括第1～3章，主要介紹離散傅里葉變換、數(shù)據(jù)采集和MATLAB的使用。第2篇實(shí)驗(yàn)篇包括第4～8章：第4章介紹采集分析市電電壓和電機(jī)電流信號(hào)；第5章介紹采集分析樂器發(fā)出的聲音信號(hào)和人的語音信號(hào)；第6章介紹采集分析心音、肺音、脈搏等生物醫(yī)學(xué)信號(hào)，檢測人體的健康狀況；第7章介紹如何使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器開發(fā)信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生任意波形的信號(hào)；第8章介紹用鋼板和力錘搭建一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，通過輸入輸出分析系統(tǒng)的特性。第3篇進(jìn)階篇包括第9章和第10章：第9章介紹傅里葉變換的擴(kuò)展小波變換，通過對比語音信號(hào)和心音信號(hào)的分析結(jié)果，說明相比于傅里葉變換，小波變換能提供信號(hào)更多的信息；第 10 章介紹害蟲蛀木振動(dòng)信號(hào)分析和儲(chǔ)糧害蟲聲信號(hào)分析，引導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行有實(shí)際科學(xué)意義的信號(hào)分析實(shí)驗(yàn)。
本書可以作為本科生信號(hào)與系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)用書，也可以作為本科畢業(yè)設(shè)計(jì)和信號(hào)采集分析的參考書。
本書由楊江天、周航、鄭敏華編著，楊江天編寫第1、2、4、6～10章并負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，周航編寫第5章，鄭敏華編寫第3章。研究生許長江、李澤洋、多曉倩、閆輝為本書的錄入、繪圖、程序編寫和資料收集做了大量的工作，在此向他們表示由衷的感謝。
本書承蒙教育*高等學(xué)校電工電子基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)副主任委員、北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院陳后金教授撥冗審閱并為之作序，特向陳后金教授致以誠摯感謝！
由于編者水平有限且時(shí)間倉促，書中錯(cuò)誤及不妥之處在所難免，懇請讀者給予批評(píng)指正。

作 者
于北京交通大學(xué)
2024年11月