數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量?jī)x器的影響分析

吳玉春

（西安航空學(xué)院，陜西 西安 710007）

數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量?jī)x器的影響分析

吳玉春

（西安航空學(xué)院，陜西 西安 710007）

電子測(cè)量?jī)x器是通過(guò)集成的傳感技術(shù)、儀器儀表技術(shù)實(shí)現(xiàn)外界信號(hào)到電信號(hào)轉(zhuǎn)換的測(cè)量?jī)x器，數(shù)字信號(hào)的水平可以促進(jìn)電子測(cè)量?jī)x器測(cè)量性能的提高。文章研究了電子測(cè)量?jī)x器和數(shù)字信號(hào)處理的關(guān)系，并提出電子測(cè)量的重要性，在此基礎(chǔ)上分析了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀等電子測(cè)量設(shè)備中的作用，研究了數(shù)字信號(hào)處理是如何促進(jìn)電子測(cè)量?jī)x器性能的提高。

數(shù)字信號(hào)處理；電子測(cè)量?jī)x器；性能；影響

數(shù)字信號(hào)處理時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理功能，對(duì)采集的信息進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和處理，獲取數(shù)據(jù)內(nèi)部的規(guī)律，從而做出估算、識(shí)別等處理的過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理成為信息的提取和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，是將外界信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程。測(cè)量是從客觀環(huán)境中獲取對(duì)象的數(shù)據(jù)信息，按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量規(guī)則，來(lái)測(cè)定對(duì)象的尺寸參數(shù)、物理特性等方面的參數(shù)。自然界的信息通過(guò)信號(hào)的方式被數(shù)據(jù)采集卡采集到，信號(hào)包括尺寸、光信號(hào)、電系統(tǒng)等。測(cè)量涵蓋的范圍很廣，電子測(cè)量?jī)x器是一種通過(guò)電子技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的儀器。電子測(cè)量的好壞直接影響了后期的數(shù)據(jù)能否進(jìn)行正確的處理和加工，而數(shù)字信號(hào)處理的好壞是保證測(cè)量結(jié)果得到使用和分析的關(guān)鍵。數(shù)字信號(hào)處理的程度水平促進(jìn)了電子測(cè)量?jī)x器的更新，高水平的信息處理能力可以促進(jìn)電子測(cè)量?jī)x器性能的進(jìn)步。

1 電子測(cè)量的重要性

電子測(cè)量設(shè)計(jì)的領(lǐng)域主要是電子電工技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、儀器儀表技術(shù)。電子測(cè)量主要是通過(guò)傳感器作為數(shù)據(jù)信號(hào)采集卡，通過(guò)數(shù)據(jù)線或者無(wú)線網(wǎng)路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的處理和輸出，輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理和調(diào)制，可以對(duì)測(cè)量對(duì)象的屬性做出描述，或者對(duì)測(cè)量對(duì)象的狀態(tài)做出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。信息的獲取就是電子測(cè)量的任務(wù)，而數(shù)字信號(hào)處理就是對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理的過(guò)程。電子測(cè)量?jī)x器具有幾項(xiàng)基本功能：將測(cè)量對(duì)象的自然信號(hào)轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)；通過(guò)濾波、衰減等操作對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；測(cè)量結(jié)果的動(dòng)態(tài)顯示。電子測(cè)量?jī)x包括測(cè)量信號(hào)特性與參數(shù)的測(cè)量?jī)x和測(cè)量系統(tǒng)特性的測(cè)量?jī)x這兩種，數(shù)據(jù)信號(hào)、隨機(jī)信號(hào)、時(shí)域和頻域測(cè)量都是屬于測(cè)量信號(hào)特性，信號(hào)發(fā)生器、模擬數(shù)字電路、電子元件等都屬于測(cè)量系統(tǒng)特性的測(cè)量?jī)x。

電子測(cè)量系統(tǒng)的重要性在于它解決了從對(duì)象的自然屬性轉(zhuǎn)移到數(shù)字信號(hào)，并提供了測(cè)量對(duì)象特征的處理對(duì)象的數(shù)字。測(cè)量對(duì)象包括自然界中的任何事物，對(duì)某一個(gè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量主要是通過(guò)對(duì)比和比較，考察其他事物的屬性。在自然界中的光、熱、力、聲、電等均可以作為測(cè)量的目標(biāo)，對(duì)一個(gè)事物進(jìn)行測(cè)量主要考察這幾方面的性質(zhì)。測(cè)量結(jié)果的有效性和實(shí)時(shí)性需要再次進(jìn)行測(cè)量，自然事物的測(cè)量是定量的表述事物屬性的關(guān)鍵。綜上所述，電子測(cè)量具有重要意義。

2 數(shù)字信號(hào)處理提高了測(cè)量?jī)x器的性能

（1）信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器是產(chǎn)生設(shè)定信號(hào)的電子儀表，利用頻率合成技術(shù)促進(jìn)了信號(hào)發(fā)生器質(zhì)量的提高。通常采用直接數(shù)字頻率合成方法的低通信號(hào)處理技術(shù)，和間接鎖相式合成信號(hào)處理技術(shù)。合成信號(hào)處理技術(shù)促進(jìn)了輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性提高，幾乎保持了與基準(zhǔn)信號(hào)相同的水平。所以數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的提高促進(jìn)了信號(hào)發(fā)生器性能的穩(wěn)定和使用范圍。

（2）示波器與模擬示波器。示波器可以測(cè)量電子電路中的微量信號(hào)，并動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)在工作平面上，示波器的工作特性很大程度上取決于采樣技術(shù)。數(shù)字化的采樣和處理技術(shù)保證了示波器的采樣質(zhì)量，從而可以為測(cè)量人員提供準(zhǔn)確穩(wěn)定的測(cè)量波形圖，指導(dǎo)后續(xù)數(shù)據(jù)處理等工作。采樣技術(shù)包括實(shí)時(shí)采樣、非實(shí)時(shí)采樣、順序采樣、隨機(jī)采樣等，擴(kuò)展了示波器的工作范圍。模擬示波器可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量要求，自由的改變波形信號(hào)和觸發(fā)點(diǎn)的位置，輸出較為理想的波形。

（3）頻譜分析儀。頻譜分析儀主要應(yīng)用于頻域測(cè)量領(lǐng)域，分析數(shù)字信號(hào)的頻域特性的一種電子測(cè)量?jī)x器。頻譜分析儀采用的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)有高斯濾波、離散傅里葉變換、拉普拉斯變換、快速傅里葉變換等。高斯濾波的頻譜分析儀促進(jìn)了電子測(cè)量設(shè)備的小質(zhì)量和高可靠性，快速傅里葉變換可以模擬信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)量與分析。另外掃描外差技術(shù)和快速傅里葉變換技術(shù)結(jié)合的頻譜分析儀拓寬了頻譜分析的范圍，提高了頻率分辨力。實(shí)時(shí)頻譜分析儀通過(guò)帶通濾波的輸出信號(hào)與A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，可以分析、調(diào)制和信號(hào)顯

3 結(jié)語(yǔ)

電子測(cè)量是一種實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、數(shù)據(jù)化、信息化的必要手段，電子測(cè)量?jī)x器是實(shí)現(xiàn)電子測(cè)量的必要裝置。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可以更新目前的電子測(cè)量設(shè)備，促進(jìn)測(cè)量設(shè)備性能的提高。多種信號(hào)處理技術(shù)集成到電子測(cè)量設(shè)備中將豐富電子設(shè)備的測(cè)量功能，優(yōu)化測(cè)量效率和品質(zhì)，提高測(cè)量設(shè)備的智能化、集成化。

［1］劉明亮，朱江淼.數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器的影響研究［J］.電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2014，（10）：1041-1046.

［2］曲傳海.數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器的影響研究［J］.科技、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)，2016，（4）：207-207.

［3］薛亞峰.數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器的影響探究［J］.黑龍江科技信息，2016，（18）：81-81.

Analysis of the Influence of Digital Signal Processing on Electronic Measuring Instruments

WU Yu-chun

（Xi'an Aviation College，Xi'an，Shaanxi 710007，China）

Electronicmeasuringinstrumentisameasuringinstrumenttotransformtheoutsidesignaltoelectricalsignalthrough the sensor technology and instrumentation technology integration.The digital signal level can improve the measurement performance of electronic measuring instruments.This paper studies the relationship between electronic measuring instruments and digital signal processing，andputsforwardtheimportanceofelectronicmeasurement，aswellasanalyzestheapplicationofdigitalsignalprocessing technologysignal generator，oscilloscope，spectrum analyzer and other electronic measuring equipment and studies how to promote theperformanceofelectronicmeasuringinstrumentsbydigitalsignalprocessing.

digitalsignalprocessing；electronicmeasuringinstruments；performance；influence

TN911.72

A

2095-980X（2017）01-0070-01

2017-01-13

吳玉春（1983-），男，河北衡水人，碩士，講師，主要研究方向：信息檢測(cè)與信號(hào)處理。