测试技术是一门涉及诸多学科技术领域的新兴学科，发展十分迅速，信号分析与处理则是测试技术的重要内容。本书叙述现代信号处理方法中的小波变换的理论、进化算法、模糊理论、人工神经网络理论以及混沌信息处理的理论等基础知识，并用实例介绍了这些新型信号处理技术在实践中的应用方法，同时还介绍了虚拟仪器的构成及系统设计方法。

本书可作为研究生及相关专业本科生教材，对从事测试技术工作的工程技术人员亦有很好的参考价值。

在现代科学技术领域里，电子信息系统的应用极为广泛，主要有通讯、导航、雷达、声纳、医疗仪器、振动工程、机械故障诊断、产品质量检测等。在短短的几十年时间里，这些系统几经更新换代，发展速度极快。系统发展的进程往往与信息的利用程度息息相关，而信息的利用程度又与信号和信息处理理论及技术的发展紧密相连。

早在20世纪40年代信息系统发展的初期，信号和信息处理理论与技术就受到了电子界的重视，当时在信号检测、参数估计、滤波方面建立了一系列的理论和方法，为电子信息系统的发展指明了方向。但是由于基础技术条件的制约，使智能优化系统难以实现，实际应用的只是一些简单的处理技术。

20世纪60年代以来，微电子集成电路技术、工艺迅猛发展，为复杂信号处理的实现提供了发展平台，从而将信号处理理论的发展推向一个高潮。从此，信号处理的研究不仅局限于一般的理论和方法的探讨，更多的侧重于新的方法与算法的实现研究。由此发展起来的新一代系统，其优化和自适应性能大大提高。

由于大规模集成电路的迅猛发展，使计算机技术和信息技术的发展进入了一个新的发展时期，信号处理的一些主要领域，如优化、自适应、高分辨、多维和多通道等，其理论和方法均日趋系统化。对系统的分析已不再局限于理想系统，而是考虑各种实际因素，研究其鲁棒性；同时对性能也不再限于定性描述，而要做出统计性能评价，使理论与实践在更高的水平上密切结合。

随着信号处理应用领域的不断扩大，促使人们在理论和方法上向更深层次领域进行探索，此前均假设信号及背景噪声是高斯的、平稳的，而对信号的分析只是基于其二阶矩特性和傅氏谱，其对象系统也限于时不变的(或缓变的)线性和因果最小相位系统。虽然上述假设及由此而建立的系统年在许多场合是适用的，但随着应用领域的不断扩大，要求人们去研究非平稳、非高斯信号，以及时变、非因果、非最小相位、非线性系统，这些已经成为现代信号处理研究热点的一个方面，如用时频分布和子波变换研究非平稳信号，而用高斯统计量分析非高斯信号等。现代信号处理研究的又一特点是理论与实用研究同步进行，既重视基础理论的研究，又注重实际应用的研究。可以预期，现代信号处理技术将得到广泛的应用。

鉴于信号处理学科的迅猛发展和广泛应用，国内外出版的数字信号处理的书籍非常丰富，归其内容主要在以下几个方面得到了发展：

(1)统计信号处理：其中有参数估计理论、信号检测、波形估计、现代谱分析、自适应滤波、鲁棒参数估计与谱估计、统计性能分析等基本理论和方法。

(2)多维和多通道信号处理：主要有二维信号处理、高分辨率二维、ARMA谱估计与谐波恢复、二维最大熵法、二维LMS自适应滤波、多信道信号处理理论、多变元AR和ARMA过程以及多信道格型自适应滤波器等。

(3)非高斯信号处理：着重讨论如何使用高阶统计量解决非因果、非最小相位系统辨识、高斯有色噪声抑制以及高斯或非高斯有色噪声下的信号检测和谐波恢复等。

(4)非平稳信号的分析：时频分析、Wigner—Ville分布的实现以及小波分析等。

基于以上研究，信号处理理论得到了进一步的发展与提高。

21世纪是一个科技水平高度发展的时期，信息技术、基因技术、生命科学技术、网络技术以及超大规模集成电路技术日新月异，各学科相互交叉相互融合，测试信号的手段和方法得到了根本的改变。由于超大规模集成电路的发展，产生了单片机及DSP芯片，使测试系统发展成为体积小、智能化、速度快、容量大以及嵌入式的测试系统。计算机技术的发展。诞生了虚拟测试仪器，提出了“软件就是仪器”的口号，一台计算机通过应用不同的软件可以替代千万个分立测试仪器。人们越来越重视信号处理的算法研究及其在计算机中的实现。

鉴于测试技术在工业、农业、国防、生活等各个领域的应用越来越广，测试对象越来越复杂，对测试精度和可靠性要求也越来越高，这一切都导致了对各种信息的测量不仅仅是停留在读取数据的水平上，而是要对所获得的测试信息进行处理、判别，提取出多种反映被测对象各种特征(工作状况、故障、属性、类别等)的特征量，从而获得测试对象的综合参数。由于科学技术的发展与进步，测试技术的应用领域也逐渐扩大，测试技术所需要处理的量值要求精度高、动态、多信息与远距离测量等特点，因此要求测试仪器具有实时与在线测量的能力，并向数字化、智能化、多功能的方向发展。为适应新的发展需求，科技工作者不断探索新的理论和方法，取得了可喜的进展。《现代测试信号处理理论与实践》一书就是顺应这一应用背景而产生的。

现代测试信号分析与处理虽然是在传统的测试技术基础上发展起来的，但在理论基础与数学方法上却有很大区别。

本书是作者在总结长期从事测试技术与信号处理教学与科研实践的基础上，并参考相关资料、文献后编写的。为便于读者学习现代测试信号分析与处理的相关理论和方法，本书在进行简明易懂的推证及基本概念阐述的基础上，用举例分析叙述了不同信号测试与处理的基本方法。

本书在编写过程中自始至终得到了魏俊民教授的指导和帮助，魏俊民教授还仔细认真地审阅了全部书稿，提出了中肯的指导性修改意见。王文中、卿湘运、徐晓峰、雷大进等同志进行了资料收集与部分内容初稿的编写工作。本书的出版得到了中国纺织出版社的大力帮助，并得到浙江省自然科学基金委员会“纺织品多元混纺原料计算机图像识别研究(502023)”和“功能化纺织品复贴工艺的喷射涂胶机理研究(M303209)”两项基金资助，编者不胜感激，在此表示感谢。

现代测试信号分析与处理技术是一项多学科、多领域的新兴技术，由于作者水平有限，错误在所难免，恳请读者批评、指正。

 编著者

  于杭州浙江理工大学

2005年1月