现代波谱分析方法

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林贤福 著
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  • 波谱分析
  • 现代分析方法
  • 信号处理
  • 数据分析
  • 数学物理
  • 工程应用
  • 谱学
  • 傅里叶变换
  • 时频分析
  • 数值计算
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出版社: 华东理工大学出版社
ISBN:9787562825135
版次:1
商品编码:10579099
包装:平装
丛书名: “十一五”国家重点图书化学与应用化学丛书
开本:16开
出版时间:2009-07-01
用纸:胶版纸
页数:338
字数:506000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

《现代波谱分析方法》适合化学、化工、材料、环境等专业本科高年级学生和研究生选作教材,并对高校教师、科研人员具有一定的参考和借鉴价值。这本教材内容是多年教学过程中逐步形成的,从红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和质谱等四类谱图特征与有机分子结构关系人手,系统阐述有机分子结构与谱图信息的内在联系;通过大量谱图与各类有机分子结构特征的对照分析,熟悉谱图所表达的有机分子基团、碎片或结构的信息,并较为系统地训练识谱和解谱的方法,从而达到在实际应用中能够正确解谱并准确推定有机分子结构的目的。

作者简介

林贤福,(浙江大学教授、博士生导师),现任浙江大学化学系副主任,浙江大学分析化学与应用化学研究所所长,教育部高等学校实验室建设委员会委员,浙江省化学会理事,享受国务院特殊津贴科技专家,浙江省有突出贡献中青年专家。
主要研究领域包括非水相酶促合成与生物转化、分子自组装与生物传感器、功能高分子材料研究与设计等。其中,非水相酶促合成与生物转化主要围绕非水介质酶催化混乱性及其反应机理、手性药物的酶促拆分及选择性衍生化、靶向功能药物的酶促合成、酶催化的组合串联方法、介质工程调控酶催化性质与催化新功能以及探讨酶促反应的区域和立体选择性的规律等具体课题展开。分子自组装与生物传感器方向主要研究发展新的分子组装方法学、生物传感器在复杂体系分析研究、药物靶向微胶囊控释系统构筑、酶组装固定化等方面;功能高分子材料研究与设计方向主要研究信息记录精细化学品开发以及功能高分子微结构分析等。
作为项目负责人先后完成国家自然科学基金项目2项,国家科技部创新基金项目2项,浙江省科技厅重点项目、国际合作项目、重大招标项目多项。已在国际重要学术刊物Chemica JCOmmunication,Journal Of organjc Chemistry,Biosensor BioeIect ronics,Green Chemistry,Advanced Synthesis&Catalysis上发表论文一百多篇,其中SCI收录八十多篇。近年来,先后获国家发明奖四等奖1项、GM中国科技成就奖二等奖1项、浙江省科技进步奖2项、国家发明专利8项、省部级鉴定成果6项。

内页插图

目录

第1章 绪论
第2章 红外光谱与有机分子结构分析
2.1 分子振动与红外吸收
2.2 各类有机分子结构的红外光谱特征
2.2.1 烷烃
2.2.2 烯烃
2.2.3 炔烃
2.2.4 芳香烃
2.2.5 醇和酚
2.2.6 醚
2.2.7 过氧化物
2.2.8 酮
2.2.9 醛
2.2.10 共轭酸、羧酸根阴离子
2.2.11 酯
2.2.12 酰胺
2.2.13 酰卤
2.2.14 酸酐
2.2.15 胺
2.2.16 铵盐
2.2.17 氨基酸及氨基酸盐
2.2.18 腈
2.2.19 含氮化合物
2.2.20 有机硫化合物
2.2.21 有机卤化物
2.2.22 芳香族杂环化合物
2.3 有机分子结构对红外谱带的影响因素
2.3.1 共轭效应
2.3.2 氢键
2.3.3 环张力
2.3.4 互变异构
2.3.5 小结
2.4 红外谱图信息与分子结构推测
2.4.1 已知样品的红外光谱验证
2.4.2 合成化合物的验证
2.4.3 未知样品分子结构的测定

第3章 H-NMR与有机分子结构分析
3.1 核磁共振与有机结构测定技术
3.2 核磁共振与NMR谱图
3.2.1 核的共振原理
3.2.2 核磁共振谱图
3.2.3 核磁共振仪示意图
3.3 质子化学位移的影响因素
3.3.1 电负性
3.3.2 各向异性效应
3.3.3 氢键
3.3.4 自旋一自旋耦合
3.4 各类有机物分子的核磁共振氢谱
3.4.1 烷烃
3.4.2 烯烃
3.4.3 炔烃
3.4.4 芳烃
3.4.5 醇
3.4.6 酚
3.4.7 醚
3.4.8 酮
3.4.9 醛
3.4.10 羧酸
3.4.11 酯
3.4.12 胺
3.4.13 酰胺
3.4.14 卤代烃
3.4.15 腈和硝基化合物
3.4.16 小结
3.5 谱图信息与有机分子结构的推测
3.5.1 基团信号归属与识别
3.5.2 结合谱图和分子式推测分子结构式的几个要点

第4章 13C-NMR与有机分子结构分析
4.1 概述
4.1.1 13C-NMR与化学位移
4.1.2 13C-NMR技术的发展与应用
4.1.3 C-NMR谱的主要优点
4.2 化学位移及其影响因素
4.2.1 碳原子的轨道杂化状态
4.2.2 诱导效应
4.2.3 共轭效应
4.2.4 立体效应
4.3 C-NMR测定技术与分子结构信息
4.3.1 质子去耦法
4.3.2 偏共振去耦法
4.3.3 门控去耦法(非NOE方式)
4.3.4 门控去耦法(NOE方式)
4.3.5 选择性质子去耦法
4.4 各类有机物的C-NMR特征
4.4.1 烷烃
4.4.2 烷烃上的取代基效应
4.4.3 环烷和饱和杂环
4.4.4 烯烃
4.4.5 炔烃
4.4.6 芳烃
4.4.7 醇和醚
4.4.8 醛、酮
4.4.9 羧酸及其衍生物
4.4.10 胺
4.4.11 卤化物
4.4.12 硝基和腈基化合物
4.4.13 肟
4.5 C-NMR谱解析与分子结构推测

第5章 质谱与有机分子结构分析
5.1 概述
5.1.1 质谱
5.1.2 质谱发展简史.
5.2 双聚焦质谱仪原理
5.3 离子源类型
5.3.1 电子轰击(EI)
5.3.2 化学电离(CI)
5.3.3 场电离(FI)和场解吸(FD)
5.3.4 快速轰击(FAB)
5.4 质谱中的离子类型.
5.5 阳离子开裂类型
……
第6章 综合解谱方法与分子结构
第7章 四谱综俣解析练习题
参考文献

前言/序言

  这本教材是浙江大学化学系总结多年研究生教学成果编著而成的,重点是让学生从红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、质谱四类谱图特征与有机分子结构的关系入手,系统认识有机分子结构与谱图信息的内在联系;学生通过大量谱图与各类有机分子结构特征的对照分析,熟悉谱图所表达的有机分子基团、碎片或结构的信息,并系统地训练学生识谱和解谱的方法,从而达到在实际应用中能够正确分析解谱并准确推定有机分子结构的目的。
  本教材在实际教学中得到了广大研究生的支持,每一届学生都积极主动提出许多有益建议,这对于本教材进一步完善和课程内容的建设有重要促进作用。编者也希望继续得到你们的关注和支持,并在不断的教学实践中使本教材得到丰富和发展。
  本教材是在吸收许多专著和前人教材的有益内容基础上产生的,书中已列出有关的参考书,以表达编者的敬意;同时有兴趣的同学也可参照查阅和深入阅读这些重要的参考书。
  本教材撰写和补充完善历时五年多,在有关资料收集和数据处理方面所耗工作量非常大,作者的十多名博士和硕士参与了许多工作,他们是江秀明、许建明、吴伟波、奚凤娜、刘博凯、李霞、郭辉、金鑫等,他们的积极参与和全力支持才使这项艰难的工作得以完成,感谢他们对本教材所做的贡献!
  本教材肯定还有许多不妥之处,恳请各位读者批评指正!

好的,这是一本关于《高级信号处理与系统辨识》的图书简介: --- 《高级信号处理与系统辨识》 内容简介 本书深入探讨了现代工程领域中信号处理与系统辨识的核心理论、先进算法与实际应用。内容涵盖了从经典到前沿的多个关键方向,旨在为读者提供一个全面、深入且具有实践指导意义的技术框架。 第一部分:高级信号处理理论与技术 本部分聚焦于传统信号处理方法的局限性及现代解决方案的构建。 一、随机信号分析与平稳性理论 详细阐述了随机过程的基本特性、遍历性、宽平稳性与严平稳性的区别与判定。内容深入到功率谱密度(PSD)的定义、估计方法(如周期图法、Welch平均法)及其在噪声分析中的应用。特别强调了高阶矩理论在非高斯信号分析中的必要性。 二、现代谱估计方法:非参数与参数方法 系统比较了周期图法、线谱估计法与现代谱估计方法的优异性。重点解析了最大熵谱估计(MEM),包括其原理推导、AR模型阶数选择的准则(如AIC、BIC)以及在短数据序列高分辨率谱分析中的优势。同时,深入讲解了子空间分解法(如MUSIC、ESPRIT)在波达方向(DOA)估计中的应用,分析了其如何突破传统方法的分辨率限制,并讨论了这些方法在多径效应下的性能衰减与改进策略。 三、多维信号处理基础 探讨了二维信号处理(如图像处理)中的空间域滤波与变换域滤波。详细介绍了二维傅里叶变换、二维小波变换在特征提取和去噪中的应用。对于时间-频率分析,重点阐述了短时傅里叶变换(STFT)的局限性,并详细推导了Wigner-Ville分布(WVD)及其二次型干扰(伪影)问题,进而引入了Cohen’s类分布和Smoothed Pseudo Wigner-Ville Distribution (SPWVD) 等平滑化技术,用于解决非平稳信号的精确时频定位问题。 四、自适应滤波与信号分离 本章构建了自适应滤波理论的基础,从最小均方误差(MMSE)准则出发,推导了维纳滤波器的解。随后,重点讲解了LMS(最小均方)算法和RLS(递归最小二乘)算法的收敛性、运算复杂度与稳态误差分析。在信号分离方面,深入探讨了独立成分分析(ICA)的理论基础,特别是FastICA算法的实现机制,用于盲源分离(BSS)任务,例如在通信和医学信号处理中的应用。 第二部分:系统辨识的原理与实践 本部分致力于构建连接物理系统与数学模型的桥梁,关注如何从观测数据中精确推断系统的内在特性。 五、系统辨识基础理论与模型结构选择 系统阐述了线性时不变(LTI)系统的基本数学描述(差分方程、传递函数、状态空间模型)。详细讨论了系统输入信号的选择(如白噪声、伪随机信号)对辨识精度的影响。关键内容在于模型结构识别,包括ARX、ARMAX、OE(输出误差)和BJ(Box-Jenkins)模型的选择标准,以及如何利用信息准则和交叉验证法确定模型的阶数和结构复杂度。 六、参数估计方法:时域与频域 1. 时域参数估计: 重点讲解最小二乘法(LS)及其在无噪声或高斯噪声环境下的最优性。深入分析了在存在未知干扰或测量噪声时,加权最小二乘法(WLS)和广义最小二乘法(GLS)的实施步骤与优势。对于非线性系统,介绍了迭代优化方法在参数估计中的应用。 2. 频域参数估计: 阐述了如何利用系统的频率响应函数(FRF)数据进行参数估计,特别是基于FFT数据的谱分析方法,以及如何处理频域数据的相关性和噪声影响。 七、基于状态空间模型的辨识 本章将辨识提升至更通用的状态空间框架。详细介绍卡尔曼滤波(KF)在实时状态估计中的核心作用,并将其扩展到扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF),用于非线性系统的在线辨识与跟踪。同时,讲解了子空间辨识方法(如N4SID、MOESP),这些方法通过对Hankel矩阵的奇异值分解,直接从时域数据估计出系统的状态空间模型,尤其适用于高维和多输入多输出(MIMO)系统。 八、非线性系统辨识与模型验证 针对现实世界中普遍存在的非线性系统,本书介绍了基于局部模型方法(如Hammerstein-Wiener模型结构)和神经网络辨识(如前馈网络、循环网络)的建模策略。在模型验证方面,系统地介绍了残差分析(检验残差的白噪声特性和独立性)、模型定标(Model Calibration)以及模型预测能力的交叉验证技术,确保所建立模型的可靠性与泛化能力。 应用前景 本书的理论深度和广度使其成为控制工程、通信工程、航空航天、生物医学工程以及经济计量分析领域研究人员和高级工程师的必备参考书。它不仅提供了解决复杂数据分析挑战的数学工具,更强调了这些工具在实际系统设计、故障诊断和性能优化中的工程化实现路径。 ---

用户评价

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这本书的题目仿佛是一个通往全新视角的邀请函,而我,欣然接受。我期待的,是能够以一种前所未有的方式去“看”和“理解”物质世界。我希望它能深入挖掘各种波谱分析技术的“独特性”和“互补性”,揭示它们在不同领域中的独特价值。我想了解,在诊断疾病方面,哪些波谱技术能够提供关键的线索?在环境监测领域,它们又是如何扮演“哨兵”的角色?我尤其渴望了解那些能够揭示物质“动态”变化的分析方法,比如,在化学反应过程中,分子的结构是如何演变的?在生命活动中,蛋白质是如何折叠和相互作用的?我希望这本书能够提供丰富的案例研究,展示波谱分析在解决现实世界中的挑战时所展现出的强大力量。我期待的是一种“触类旁通”的学习体验,通过理解一种波谱分析方法,能够举一反三,理解其他相关技术,最终构建起一个更加完整和深刻的波谱分析知识体系。

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我是一名对未知领域充满探索欲的学习者,而“波谱分析”这个词汇本身就带有一种神秘而迷人的光环。我拿到这本书,期待的是一份深入的、系统的指导,能够帮助我从零开始,构建起对这一领域的全面认知。我希望书中不仅仅停留在理论的讲解,更能提供大量实际操作的指导。例如,在实验设计阶段,我应该考虑哪些因素?在数据采集过程中,如何避免常见的错误?在数据处理和解析阶段,有哪些成熟的软件工具和算法可以借鉴?我特别关注那些能够帮助我理解复杂数据、识别潜在规律的技巧。我想知道,如何从看似杂乱无章的信号中,提炼出有用的信息,如何通过对比和分析,揭示物质的内在属性。我希望这本书能带领我走进真实的实验室,让我仿佛能够亲手操作仪器,感受数据产生的过程。我期待的,不仅仅是知识的传授,更是一种能力的培养,一种能够独立运用波谱分析解决实际问题的能力。

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这本书的名字虽然带着“分析”二字,但我的期待远不止于此。我更希望它能打开一扇通往“理解”的窗户,让我看到那些隐藏在现象背后的本质。我脑海中浮现的,是各种各样奇妙的“谱线”,它们如同大自然的指纹,记录着物质的独特信息。我期待书中能够详细介绍这些指纹是如何形成的,又如何被我们解读。例如,为什么不同的原子会发出不同颜色的光?为什么材料在被加热或激发时会呈现出特定的光谱?这些问题似乎都指向了微观世界的奥秘,而我渴望在这本书中找到解答。我特别关注那些能够揭示物质三维结构、分子动力学的信息的分析方法。比如,在药物研发中,如何利用波谱技术来确定药物分子的构象?在材料科学中,如何通过波谱分析来研究材料的缺陷和性能?我希望这本书能提供丰富的图例和真实世界的案例,让我能够直观地理解这些复杂的概念。我不仅仅想知道“是什么”,更想知道“为什么”和“怎么做”。

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一本厚重的书,我迫不及待地翻开了它,期待着能在这里找到关于那些奇妙的、飘渺的、却又至关重要的“波谱”的奥秘。我脑海中勾勒出的画面是,那些闪烁的光点、跳跃的曲线,如同宇宙深处的低语,又或是物质内部的脉动,都在这本书中被一一揭示。我想深入了解它们是如何被捕捉、被解读的,那些复杂的公式和理论是否能像一把钥匙,打开我理解世界的新大门。我特别想知道,这本书是如何将抽象的物理概念与实际的应用场景相结合的,比如在材料科学中,这些波谱分析如何帮助我们发现新物质、优化现有材料;在天文学领域,它们又如何帮助我们窥探遥远星系的秘密,甚至追溯宇宙的起源。我期盼着书中能有大量的图示和案例,用直观的方式来阐释那些可能令人望而生畏的理论,让像我这样对前沿科学充满好奇但基础稍显薄弱的读者,也能轻松地跟上作者的思路。我设想着,读完这本书,我不仅能理解“波谱”是什么,更能懂得“为什么”它们如此重要,以及“如何”运用它们去解决实际问题,甚至能启发我独立思考,提出新的问题。我渴望的不仅仅是知识的堆砌,更是思维的启迪,是那种读完一本好书后,感觉整个世界都变得更加清晰、更加有趣的神奇体验。

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说实话,拿到这本书的时候,我被它的体量震慑住了,但更多的是一种莫名的兴奋。我一直对那些看不见的、影响着我们生活方方面面的“场”和“波”感到着迷,而这本书的名字,似乎就指向了通往理解这些神秘现象的康庄大道。我希望这本书能够深入浅出地讲解各种波谱分析技术,从最基础的原理到最前沿的应用。我尤其关注那些关于数据处理和解析的部分,因为我知道,测量只是第一步,如何从海量的数据中提取出有用的信息,才是真正的挑战。我希望书中能提供一些实用的算法和软件介绍,让我能够动手实践,体会波谱分析的魅力。同时,我也对那些能够“看到”物质内部结构、化学成分的“透视眼”式技术充满了好奇。比如,那些可以无损地检测食品安全、药品真伪的技术,背后又蕴含着怎样的波谱原理?那些在文物保护、考古发掘中发挥着重要作用的无损检测技术,是否也能在这本书中找到答案?我期待这本书能像一位循循善诱的老师,带领我一步步走进波谱分析的殿堂,让我不仅能掌握知识,更能培养一种科学的思维方式,去观察、去分析、去解决问题。

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