數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器的影響研究

摘要：隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，諸多先進(jìn)的電子儀器被發(fā)明出來(lái)，數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用程度也越來(lái)越高，這是因?yàn)閼?yīng)用數(shù)字信號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理信號(hào)有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，而且隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)也能與電腦科技更好的起到配合作用。本文基于此淺析數(shù)字信號(hào)對(duì)電子測(cè)量與儀器的影響研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)；電子測(cè)量；電子儀器

所謂數(shù)字信號(hào)指的是以數(shù)字信息為載體所傳遞的信號(hào)，這種信號(hào)可以通過(guò)傳感器等設(shè)備將傳統(tǒng)的聲、光、熱量、速度等物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字的模式，從而通過(guò)電腦的分析而得出結(jié)果。由于數(shù)字信號(hào)比物理信號(hào)來(lái)說(shuō)應(yīng)用范圍更加廣泛，傳遞更加方便，測(cè)量也更加精確，所以得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，數(shù)字信號(hào)的使用對(duì)電子測(cè)量?jī)x器的發(fā)展與使用也有著不可忽視的影響。

一、可視化程度更高

通過(guò)傳感器將物理信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以使我們看得懂的數(shù)字信息能夠更加容易被理解。比如，只是通過(guò)觸摸感受溫度根本無(wú)法得出具體的溫度數(shù)值，可是將溫度轉(zhuǎn)化為最容易理解的數(shù)字更加有利于我們的理解，這也是我們需要溫度計(jì)的原因。而且一些其他物理量，比如速度和液位高度，如果不通過(guò)數(shù)字來(lái)體現(xiàn)，只用肉眼觀察很難得出準(zhǔn)確的結(jié)果。對(duì)于目前許多需要高精度的測(cè)量任務(wù)來(lái)說(shuō)，物理信息可視化的轉(zhuǎn)換過(guò)程是必不可少的。

對(duì)一些分析手段來(lái)說(shuō)，也只有可視化高的數(shù)字信號(hào)才可以進(jìn)行，而且數(shù)字信號(hào)對(duì)信息的儲(chǔ)存也會(huì)更加方便。在輸入數(shù)值從而得以開(kāi)展的測(cè)試分析過(guò)程中，也必須用到數(shù)字信號(hào)才可以進(jìn)行下一步計(jì)算，這些都是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)的可視化[1]。

二、可以測(cè)量更多物理量

傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器受制于性能，某些較復(fù)雜的物理量的測(cè)量很難實(shí)現(xiàn)，比如閾值、電荷量、漂移等，要想測(cè)得這些較為精密的量值，必須通過(guò)轉(zhuǎn)化測(cè)量的方法，也就是應(yīng)用公式計(jì)算等方法通過(guò)測(cè)量較為簡(jiǎn)單的物理量后再計(jì)算出需要的數(shù)值。比如，如果想要測(cè)得電荷量可以通過(guò)測(cè)量電流，然后通過(guò)公式計(jì)算出電荷量。但是由于一些難以預(yù)測(cè)因素的影響使這種測(cè)量所得出的結(jié)果并不是很準(zhǔn)確，比如設(shè)備老化導(dǎo)致電荷泄露，設(shè)備發(fā)熱導(dǎo)致電流測(cè)量不準(zhǔn)確等。

通過(guò)數(shù)字化的測(cè)量方法可以應(yīng)用精密儀器直接測(cè)得電荷的準(zhǔn)確數(shù)量再通過(guò)數(shù)字信號(hào)反映出來(lái)，由于數(shù)字化信號(hào)的可視化程度更高，精密的議會(huì)更加適合于各種量值的測(cè)量，應(yīng)用精密儀器與數(shù)字信號(hào)的良好搭配作用，更多量值可以被測(cè)得，而且精準(zhǔn)度也會(huì)大大提高。

三、可以提高精密儀器的使用率

精密儀器的發(fā)明也要?dú)w因于數(shù)字信號(hào)的普及，由于精密的儀器所測(cè)量出來(lái)的結(jié)果更加準(zhǔn)確，用數(shù)字信號(hào)的形式作為載體才更為合適。通過(guò)傳感器將物理信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后可以輸入電路中進(jìn)行下一步的分析計(jì)算，在這些計(jì)算過(guò)程中，由于計(jì)算所出現(xiàn)的絲毫誤差可能都會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果很大程度上的偏移。所以理論發(fā)展的程度越高，計(jì)算手段以及分析手段越加先進(jìn)，更需要測(cè)量手段的嚴(yán)謹(jǐn)性與數(shù)字信號(hào)的相互配合。也正因如此，越是精密的儀器在一些高端工程任務(wù)中的應(yīng)用率也就越高，推動(dòng)了測(cè)量?jī)x器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。各類生產(chǎn)商都在開(kāi)發(fā)更加高精準(zhǔn)的測(cè)量設(shè)備，諸多更加先進(jìn)的設(shè)備也被發(fā)明出來(lái)。所以從這方面來(lái)說(shuō)，數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用不但推廣了精密儀器的使用，還增進(jìn)了這方面科技的發(fā)展。

四、對(duì)電力儀器的影響

電力行業(yè)與其他行業(yè)有著許多不同之處，最明顯的一點(diǎn)就是高危性。在電力部門工作中，每個(gè)步驟都需要層層審核才得以開(kāi)展，每項(xiàng)作業(yè)都需要兩個(gè)人之間的相互配合才可以執(zhí)行，就是因?yàn)樵陔娏π袠I(yè)中就算是最小的一點(diǎn)錯(cuò)誤可能都會(huì)導(dǎo)致極其嚴(yán)重的后果，輕則幾分鐘的斷電，重則導(dǎo)致一些大型企業(yè)的高經(jīng)濟(jì)損失或者人員的傷亡。

正是因?yàn)閿?shù)字信號(hào)擁有更高的精確度，所以在電力行業(yè)來(lái)說(shuō)對(duì)數(shù)字信號(hào)的依賴程度也就越高，許多電力設(shè)備、測(cè)量設(shè)備都是圍繞著數(shù)字信號(hào)展開(kāi)的。比如在發(fā)電工程中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須通過(guò)數(shù)字的方式顯示出來(lái)才可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，需要速度傳感器的應(yīng)用，而且數(shù)字越精確，在發(fā)電過(guò)程中所出現(xiàn)的資源浪費(fèi)現(xiàn)象也會(huì)越少。

電力的繼保工作也是相當(dāng)重要的，良好的繼保系統(tǒng)可以讓一個(gè)區(qū)域的電力網(wǎng)絡(luò)能夠更加平穩(wěn)可靠的運(yùn)行，為居民以及用電工程企業(yè)送去更加可靠的電力。繼保的核心任務(wù)就是在最短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出任何電力事故的原因并檢測(cè)到事故點(diǎn)，隨后采用繼保措施解決事故。對(duì)一些工程來(lái)說(shuō)，幾毫秒的停電都可能導(dǎo)致上億資金的虧損，由此可見(jiàn)繼保工作的重要性。也正因如此，繼保設(shè)備才要基于數(shù)字信號(hào)以及傳感器的使用才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最后輸入電腦進(jìn)行分析運(yùn)算，從而得出結(jié)果。沒(méi)有數(shù)字信號(hào)傳遞的高效性以及精確性，許多電力測(cè)量任務(wù)根本無(wú)法展開(kāi)，繼保工作也就無(wú)法運(yùn)行[2]。

五、對(duì)日常儀器的影響

在我們的日常生活中，同樣需要獲取一些關(guān)于數(shù)字的信息了解我們周圍的環(huán)境，比如最簡(jiǎn)單的溫度計(jì)將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，體溫計(jì)也將體溫轉(zhuǎn)化為數(shù)字，我們才可以通過(guò)對(duì)體溫的觀測(cè)了解一些人的健康狀況。

隨著數(shù)字信號(hào)的發(fā)展，我們所用的日常測(cè)量?jī)x器的精度也在不斷提升，許多電子測(cè)量?jī)x器被發(fā)明出來(lái)，比如紅外線體溫計(jì)和測(cè)速儀，數(shù)字信號(hào)無(wú)疑對(duì)這些儀器的發(fā)展起到了推動(dòng)的作用。而擁有了更加多功能更加準(zhǔn)確的日常測(cè)量?jī)x器，我們就可以更加便捷的生活與工作。比如，交警可以通過(guò)電子測(cè)速儀方便的測(cè)出車輛的速度信息，從而判斷超速情況，紅外線體溫計(jì)可以讓人們更快更加精準(zhǔn)的測(cè)量體溫，讓我們可以享受這些電子測(cè)量?jī)x器對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钏鶐?lái)的便利。

六、結(jié)束語(yǔ)

由于數(shù)字信號(hào)的諸多優(yōu)點(diǎn)，比如可視化程度高、傳遞效率高、精確程度更高等，使電子儀器以及精密儀器的適用范圍更加廣泛，在當(dāng)下許多追求精密與準(zhǔn)確的工程任務(wù)中，由于數(shù)字信號(hào)的推廣，導(dǎo)致傳感器、分析軟件、檢測(cè)技術(shù)都得到了很大的提升。所以，數(shù)字信號(hào)的發(fā)展使電子測(cè)量與儀器的發(fā)展更加高速且更專業(yè)化科學(xué)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]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.

[2]譚慶龍. 淺析數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器的影響[J]. 電子測(cè)試， 2016（11）：45-46.

（作者單位：唐山首信自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司）

作者簡(jiǎn)介：王少安（1988-02），男，漢族，河北省唐山市，從事電氣自動(dòng)化工作。