本书紧密结合信号与系统课程理论教学，通过典型实际信号的分析实验，培养学生的创新思维和工程实践能力，提升学生的工科素养。
本书分3篇共10章。第1篇为基础篇，包括第1～3章，主要介绍离散傅里叶变换、数据采集和MATLAB的使用。第2篇为实验篇，包括第4～8章，主要介绍一些容易获取且贴近生活的实际信号和系统分析实验，包括市电电压、乐器声、语音、心音、脉搏和钢板激振等。第3篇为进阶篇，包括第9、10章，第9章介绍傅里叶变换的扩展小波变换，第10章引入有科学意义和工程价值的实验农业害虫检测，开拓信号与系统相对新颖的应用领域。
本书可以作为本科生信号与系统课程实验用书，也可以作为本科毕业设计和信号采集分析的参考书。

信号与系统是电子信息类、仪器类、电气工程、交通运输工程、力学、生物医学等专业的必修基础课。由于信息生产、传递、处理及利用的方法和技术是各工科专业学生必须掌握的核心知识，因此信号与系统成为各专业学生的基础性课程，在学习过程中具有里程碑式的意义。
对许多学生来说，信号与系统是一门难度很大的课程，其主要难点在于新概念多、内容多。加强实验是促进学生掌握教学内容的有效手段。目前已经有多本实验教材出版，在实验教学中发挥了一定作用。但是这些实验教材几乎都是基于MATLAB的仿真实验，或者是信号发生器、实验电路等产生的信号，对典型信号与系统及其特性进行模拟，验证所学的理论知识。由于不是真实的信号，在尚未开始时便已经能够推论出实验结果，其实践性与实用性有限。此外，完全一样的实验结果也不利于激发学生的学习兴趣和成就感，使得教学效果大打折扣。
本书选用了一些容易获取的、有实际意义的信号，如市电电压、脉搏、心音、乐器声，或搭建实际系统，指导学生采集分析实验，增加了趣味性和实用性，促进了学生学习信号与系统课程的兴趣，同时还为学生提供了有实际工程意义的实践平台。
研究对象如果是工业产品，采用同样的研究方法，仅更换研究对象则无太大的意义，其实践性与实用性只是聊胜于无。生物学研究使用同一种研究方法针对不同的研究对象（即不同种类的生物或同一种类、不同种群的生物）则有重要的科学意义和工程意义。作者将信息工程与生物工程交叉融合，开拓信号分析相对新颖的应用领域农业害虫检查。我国有天牛害虫4 000种以上，开展害虫活动声研究可以保证研究对象不同，且研究结果有实际意义和科学价值。本书将害虫活动声信号分析作为开拓性实验，对于学有余力且有兴趣的学生，引导他们进行更加深入、系统的科研学术训练，激发学生的科研成就感和学习热情，进而撰写高水平学术论文。
基于以上考虑，作者编写了《信号与系统实验教程基于实际信号》。全书包括3篇共10章。第1篇基础篇包括第1～3章，主要介绍离散傅里叶变换、数据采集和MATLAB的使用。第2篇实验篇包括第4～8章：第4章介绍采集分析市电电压和电机电流信号；第5章介绍采集分析乐器发出的声音信号和人的语音信号；第6章介绍采集分析心音、肺音、脉搏等生物医学信号，检测人体的健康状况；第7章介绍如何使用数模转换器开发信号发生器，产生任意波形的信号；第8章介绍用钢板和力锤搭建一个振动系统，通过输入输出分析系统的特性。第3篇进阶篇包括第9章和第10章：第9章介绍傅里叶变换的扩展小波变换，通过对比语音信号和心音信号的分析结果，说明相比于傅里叶变换，小波变换能提供信号更多的信息；第 10 章介绍害虫蛀木振动信号分析和储粮害虫声信号分析，引导学有余力的学生进行有实际科学意义的信号分析实验。
本书可以作为本科生信号与系统课程实验用书，也可以作为本科毕业设计和信号采集分析的参考书。
本书由杨江天、周航、郑敏华编著，杨江天编写第1、2、4、6～10章并负责统稿，周航编写第5章，郑敏华编写第3章。研究生许长江、李泽洋、多晓倩、闫辉为本书的录入、绘图、程序编写和资料收集做了大量的工作，在此向他们表示由衷的感谢。
本书承蒙教育*高等学校电工电子基础课程教学指导分委员会副主任委员、北京交通大学电子信息工程学院陈后金教授拨冗审阅并为之作序，特向陈后金教授致以诚挚感谢！
由于编者水平有限且时间仓促，书中错误及不妥之处在所难免，恳请读者给予批评指正。

作 者
于北京交通大学
2024年11月

第1篇　基　础　篇
第1章 离散傅里叶变换与频谱分析 3
1.1　连续时间信号的离散化 3
1.2　离散傅里叶变换和离散谱 4
1.3　连续傅里叶变换和离散傅里叶变换的关系 8
1.4　快速傅里叶变换 11
第2章 数据采集 14
2.1　数据采集器 14
2.2　采样参数选择 17
2.3　数据采集软件 19
第3章 MATLAB编程辅导 28
3.1　MATLAB简介 28
3.2　MATLAB基础知识 30
3.3　MATLAB绘图 33
3.4 MATLAB数据交互 35
第2篇　实　验　篇
第4章 电压电流信号 49
4.1　互感器 49
4.2　市电波形检测 52
4.3　电机电流信号检测 57
第5章 声音信号 64
5.1　声学测量 65
5.2　乐器声检测 69
5.3　语音检测 78
第6章 生物医学信号 84
6.1　实验设备 85
6.2　心音信号检测 87
6.3　肺音信号检测 91
6.4　脉搏信号检测 97
第7章 信号生成 103
7.1　连续时间信号采样 104
7.2　几种特殊情况 108
7.3　信号生成实验 110
第8章 薄板锤击实验 113
8.1　振动系统对激励的响应 113
8.2　频响函数测试 124
8.3　薄板频响函数测试 127
第3篇　进　阶　篇
第9章 拓展实验 137
9.1　小波变换 137
9.2　声纹识别 142
9.3　心音信号特征提取 147
第10章 害虫活动信号 153
10.1　害虫蛀木振动信号分析 154
10.2　储粮害虫声信号分析 166

参考文献 173