數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域上的應(yīng)用

安森

摘 要：數(shù)字信號處理技術(shù)在電子儀器測量中是非常重要的，人類社會的發(fā)展是離不開測量的，電子儀器在使用的過程中主要的作用就是要進行相應(yīng)的測量，因此，將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用到電子測量儀器領(lǐng)域就變得越來越重要。本文就是對數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域上的應(yīng)用進行分析，為相關(guān)的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理技術(shù)；電子測量儀器；應(yīng)用

中圖分類號：TN919 文獻標識碼：A

數(shù)字信號處理技術(shù)就是指利用計算機或者是其他的信息設(shè)備來對相應(yīng)的信號進行分析和處理，從而得到有用的信息的過程的一門技術(shù)。數(shù)字信號處理技術(shù)可以將同一類型的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，這樣計算機就可以進行相應(yīng)的處理。目前，人們對數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域上的應(yīng)用進行了大量研究，數(shù)字信號處理技術(shù)對于電子儀器的測量有著非常重要的意義，必須要重視數(shù)字信號處理技術(shù)。

一、數(shù)字信號處理技術(shù)的重要性

（一）測量的作用

測量也可以使得生產(chǎn)活動的行為更加規(guī)范，在機械零件制造的過程中，已經(jīng)生產(chǎn)完成的機械零件必須要進行相應(yīng)的檢查，判斷這些零件是否符合相應(yīng)的標準，而且通過測量也可以了解相應(yīng)零件的各個環(huán)節(jié)是否符合零件的使用要求，工作人員對于零件的參數(shù)進行充分的了解，才能夠在生產(chǎn)制造的過程中落實到每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

（二）數(shù)字信號處理的意義

測量技術(shù)在不斷地發(fā)展，目前測量工作使用的都是電子測量儀器，電子測量儀器的應(yīng)用使測量結(jié)果更加精確，也提高了測量的效率，但是電子測量儀器的測量結(jié)果都是利用電信號的形式來進行表示的，這樣測量人員就很難對測量結(jié)果進行相應(yīng)的分析，但是數(shù)字信號處理技術(shù)可以將電信號進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，這樣工作人員就可以利用數(shù)字信號處理技術(shù)來對相應(yīng)的數(shù)字信號進行分析，保證了后續(xù)工作的穩(wěn)定運行。在電子測量儀器測量的過程中，如果使用的是直流電壓，那么就要進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，如果使用的是交流電壓，那么就要先進行交流電壓和直流電壓的轉(zhuǎn)換，之后再進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。這樣就可以使得測量的結(jié)果更加準確。通過相應(yīng)的實驗可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字信號在利用的過程中可以對整個電子測量儀器的測量過程進行簡化，這樣復(fù)雜的問題簡單化，就使得工作人員的工作效率提升，減少了各種因素對于測量結(jié)果的不利影響。

二、數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）在發(fā)生器上的應(yīng)用

發(fā)生器就是信號源，這是一種十分重要的電子測量設(shè)備，發(fā)生器使用的是頻率合成技術(shù)，但是無論是直接的數(shù)字頻率合成技術(shù)還是間接的鎖相式頻率合成技術(shù)，都必須要利用低通波濾器來完成相應(yīng)的測量工作，數(shù)字信號處理技術(shù)的主要內(nèi)容就是進行濾波，而合成信號源能夠克服晶振僅僅能夠提供特定頻率的相應(yīng)缺陷，提高了信號輸出頻率的準確性和穩(wěn)定性，還能夠使得輸出信號頻率達到與基準頻率相同的高度，在這樣的情況下，數(shù)字信號處理技術(shù)就能夠提高發(fā)生器的功能，使得信號源變得更加穩(wěn)定。

（二）在電業(yè)測量中的應(yīng)用

電子測量的過程中，電業(yè)測量是非常常見的，也是最為基本的測量方式。電業(yè)測量的機理就是將測量的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷褐笤龠M行相應(yīng)的測量。目前電業(yè)測量已經(jīng)被數(shù)字化，數(shù)字信號處理的過程中涉及兩個核心的問題：一個是交流電壓和直流電壓轉(zhuǎn)換之后再進行A/D轉(zhuǎn)換，另一個就是在得到了直流電壓的時候直接進行A/D轉(zhuǎn)換。但是無論是哪一種轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換所包括的量化和取樣都是數(shù)字信號處理技術(shù)中非常基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。在實際的應(yīng)用中，將這兩者應(yīng)用在了電壓表上，這樣電壓表的測量準確性就得到了一定程度的提升，測量的范圍、抗干擾能力和分辨能力都得到了提高。

（三）在示波器中的應(yīng)用

示波器是一種利用波形來顯示測量結(jié)果的一種電子測量儀器，被測量的信號必須要將電子束打在相應(yīng)的熒光物質(zhì)上，這樣屏幕上就會顯示出相應(yīng)的圖像，工作人員就可以對所顯示的圖像進行分析和解讀。如果使用的是常規(guī)的電量，那么示波器均能夠進行相應(yīng)的顯示，例如頻率、峰值、電流和電壓。但是如果遇到了特殊的電量，就要通過一定的調(diào)整才能夠利用示波器進行測量，例如調(diào)幅度和相位差等。示波器是一種常見的電子測量儀器，但是示波器在使用的過程中必須要符合相應(yīng)的規(guī)范，如果違背了相應(yīng)的操作要求，就會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。在正常的情況下，示波器設(shè)備所顯示出來的圖形能夠準確地描述出被測量的信號，以下就是對數(shù)字信號處理技術(shù)在電示波器中的應(yīng)用進行分析：

如果將示波器設(shè)備當作是信息系統(tǒng)，那么就可以得到相應(yīng)的關(guān)系式：s0（t）=s（t）*h（t）。

其中，s（t）是我們需要測量與觀察的相應(yīng)信號，s0（t）是在示波器上所顯示出的相應(yīng)的波形，*是一種卷積運算的符號，h（t）是指已經(jīng)輸入的信號源。因此為了保證測量人員所觀察的信號和示波器上所顯示出來的信號的契合度較強，那么就要保證示波器的輸入激響能夠滿足迪拉克函數(shù)的要求。這一函數(shù)為h（t）=δ（t）。

只有這一函數(shù)成立的時候，s0（t）與s（t）才能夠相等，按照斯彭斯的信號理論可以得知，如果上述的說法要想成立，那么就示波器的寬帶就要無限大，但是在實際的應(yīng)用中，這一條件是無法達到的。而且示波器在使用的過程中，還會受到相應(yīng)的3db帶寬的影響。進行估算的時候，使用的是方根原則，而且被測量的信號就是高斯信號，而且高斯信號也是方根原則能否成立的關(guān)鍵，在實際的應(yīng)用中，高斯信號極少，這樣就導(dǎo)致了高斯信號與示波器之間會出現(xiàn)較大的誤差。要想減少這一誤差就要利用數(shù)字信號處理中的反卷積技術(shù)，相應(yīng)的關(guān)系式如下：s（t）=s0（t）（l/*）h（t）。

在這一公式中，l/*就是指反卷積計算，在這對關(guān)系式中可以將誤差縮小，這一計算公式在過去僅僅是在理論推力中得到廣泛的應(yīng)用，而在實際的應(yīng)用中很少被應(yīng)用。但是在科技不斷發(fā)展的今天，通過數(shù)字信號技術(shù)就可以將這一理論應(yīng)用到具體的項目測量中，使得電子測量儀器的應(yīng)用范圍更加廣泛。

假設(shè)使用一個標準信號，將其輸入到相應(yīng)的示波器中，并且將這一輸出信號設(shè)定為s（k），在這樣的情況下，就能夠準確地計算出示波器對于信號的離散型算式h（k），在對這一離散型算式進行存儲的過程中，需要加存一個信號重構(gòu)的反卷積算法，在這樣的情況下，就可以得到以下的結(jié)論：無論示波器達到了什么樣的標準，信號是否存在著失真的現(xiàn)象，都能夠根據(jù)現(xiàn)有的信號進行重構(gòu)，從而得出我們想要得到的信號。這樣，進行電量信號的觀測便無須再受到示波器的限制。

結(jié)論

人類社會發(fā)展的過程中永遠離不開測量工作，其是社會生產(chǎn)實踐活動的重要基礎(chǔ)，而電子測量技術(shù)與電子測量儀器則是當前測量工作所使用的高級手段，為實現(xiàn)測量工作的精確化提供了重要保障。通過上文我們可以看出，數(shù)字信號處理對于提高電子測量效果以及電子測量儀器的使用有著非常重要的作用，甚至能夠讓電子儀器測量的性能提高至原效果的數(shù)倍以上。雖然當前該種方式仍然存在著一定的問題，但這也為我們的研究提出了更加豐富的思路，讓我們可以進一步在科學(xué)的高峰上繼續(xù)攀登。

參考文獻

[1]李若昕.淺談數(shù)字信號處理技術(shù)的特性與應(yīng)用[J].數(shù)碼世界，2016（12）：251.

[2]劉明亮，郭云，等.數(shù)字信號處理基礎(chǔ)教程[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2011（8）：87.

[3]劉明亮，陸福敏，朱江森，等.現(xiàn)代脈沖計量[M].北京：科學(xué)出版社，2010（6）：18.

[4]陳尚松，雷加，郭慶.電子測量與儀器[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005（9）：79.