基于信號處理電動(dòng)自動(dòng)化測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

孫福全 任知臨 姜鵬飛

摘 要：在科學(xué)技術(shù)的不斷推動(dòng)下人類逐步進(jìn)入“信息自動(dòng)化”時(shí)代，人類的日常生活已離不開網(wǎng)絡(luò)，社會(huì)中的各個(gè)行業(yè)都與它的發(fā)展息息相關(guān)。信號，亦稱為訊號，是運(yùn)載信息的載體，它被分為三種類型，如戰(zhàn)國時(shí)用烽煙傳遞消息給個(gè)諸侯的是光信號：我們說話時(shí)傳遞的聲波，屬于聲信號：現(xiàn)在覆蓋全世界的無線電波，四通八達(dá)的電話則是電信號。信號處理是對各種類型的電信號進(jìn)行加工處理，從而獲得有益消息的一種過程，對模擬信號的處理稱為模擬信號處理，對數(shù)字信號的處理稱為數(shù)字信號處理。而信號處理的本質(zhì)就是物理量的各種計(jì)算。比如相機(jī)cmos可以采集到光信號強(qiáng)度，然后對光信號進(jìn)行傅里葉變換得到頻率數(shù)據(jù)，就是一種信號處理。這種技術(shù)對提高生活質(zhì)量，和生產(chǎn)效率產(chǎn)生了不可估量的重大影響。

關(guān)鍵詞：信號處理;電動(dòng)自動(dòng)化;測試系統(tǒng);設(shè)計(jì)

引言

作為信息化時(shí)代衍生物的電動(dòng)自動(dòng)化行業(yè)在當(dāng)代社會(huì)受到越來越多人的重視，被認(rèn)為是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵性因素之一。

1信號處理過程

信號處理過程主要涉及到以下相關(guān)內(nèi)容：信號處理是以數(shù)字信號處理為中心而開展的這是因?yàn)樾盘柶毡榭梢杂脭?shù)字化形式來表示，而數(shù)字化的信號可以在電子計(jì)算機(jī)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)計(jì)算或處理，這就表明不論是多復(fù)雜多變的計(jì)算，只要是數(shù)學(xué)上得以解決，那么信號處理也就迎刃而解了。隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對信號處理有了更為深入的理解和認(rèn)知，從之前單一的模擬信號處理，到現(xiàn)在的先將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，用高效的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化器對其進(jìn)行信號處理還原為模擬信號的這一過程，分別稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）、數(shù)字信號處理（DSP）、數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）。需要數(shù)字信號處理的實(shí)際應(yīng)用主要包括數(shù)據(jù)壓縮和音頻技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮三大步驟建模-量化-編碼，其中量化編碼屬于信息論的內(nèi)容，而壓縮數(shù)字信號的話，建模過程通常需要數(shù)字信號處理的知識(shí)了。比如時(shí)頻分析，預(yù)測，變換等等?？梢哉f數(shù)字信號處理技術(shù)存儲(chǔ)了大量醫(yī)學(xué)信號數(shù)據(jù)。

2智能可重構(gòu)多芯光纖空分復(fù)用通信與光信號處理

智能可重構(gòu)多芯光纖空分復(fù)用通信與光信號處理相關(guān)內(nèi)容如下文所示：隨著光纖通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們對通信容量需求的不斷增長，以多芯光纖（MCF）為代表的空分復(fù)用（SDM）傳輸技術(shù)在長距離相干傳輸網(wǎng)絡(luò)和短距離光接入網(wǎng)中都得到了廣泛應(yīng)用，大大提升了系統(tǒng)的傳輸容量。而隨著SDM傳輸系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們對SDM網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。為了能夠靈活實(shí)現(xiàn)各種不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供更加豐富而又個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，SDM技術(shù)需要能夠?qū)崿F(xiàn)智能可重構(gòu)的空間信道間的信號耦合和切換，從而在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能可重構(gòu)的光通信與信號處理功能。以MCF為例，為了實(shí)現(xiàn)在MCF芯間的信號耦合和切換，支持空間維度上的單播、多播和組播等網(wǎng)絡(luò)功能，現(xiàn)有的解決方案一般可歸納為3類。第1類為空間耦合方案，利用微機(jī)械空間振鏡，實(shí)現(xiàn)7芯光纖間的芯間路由功能。第2類為片上集成方案，通過在片上構(gòu)建7×7馬赫-曾德爾干涉儀（MZI）矩陣實(shí)現(xiàn)了硅基光子集成化的7芯光纖芯間功率交換，這種方案雖然集成度高，但其控制系統(tǒng)和耦合系統(tǒng)都極為復(fù)雜，同時(shí)成本更高。第3類為全光纖方案，通過壓電陶瓷在MCF中引入彎曲聲場，利用光纖聲光效應(yīng)形成的動(dòng)態(tài)光柵來實(shí)現(xiàn)芯間信號耦合。在4芯光纖中刻寫長周期光柵實(shí)現(xiàn)芯間光功率耦合，并搭建了200Gbit/s的單波長傳輸系統(tǒng)，證明芯間信號交換的可行性。但是所刻LPG的帶寬較窄，僅能實(shí)現(xiàn)單波長芯間信號耦合和交換，沒有充分利用MCF大帶寬的傳輸特性。相較于前2類方案，全光纖方案更易實(shí)現(xiàn)高效耦合，并且成本較低。

3基于懸絲法的螺線管磁軸測量信號處理技術(shù)

螺線管線圈是直線感應(yīng)加速器中大量使用的關(guān)鍵部件，其性能直接影響強(qiáng)流電子束束流的傳輸效果及束流的聚焦效果，因此需要對其磁軸的分布及偏離進(jìn)行高精度的檢測與測量。在螺線管線圈的磁軸測量技術(shù)中，脈沖懸絲法相比其他測量方法具有較多的優(yōu)點(diǎn)，是目前一種非常有效且一直被普遍采用的測量方法，獲得了廣泛的應(yīng)用。在過去，由于懸絲振動(dòng)的位置測量系統(tǒng)中均普遍地采用了基于單純信號放大的原理，無論具體采用何種測量線路，從未脫離過這一原理，導(dǎo)致測量系統(tǒng)的安裝與調(diào)試存在一定的不便性及不準(zhǔn)確性，性能不足也導(dǎo)致磁軸測量信號中的偏移與傾斜信號始終耦合在一起;同時(shí)由于磁軸的有效測量信號是疊加在大幅度的振動(dòng)信號之上的一個(gè)較小幅度的信號，即有效測量信號幅度較小，采用上述測量原理的線路無法獲得足夠幅度的有效測量信號，給后續(xù)信號處理帶來一定的困難，對測量精度造成較嚴(yán)重的影響。通過對基于懸絲法的磁軸測量技術(shù)的基本原理及原有探測器信號處理線路的分析，提出了一種基于消除高偏置水平的信號處理線路原理，單純地對懸絲振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的信號電流進(jìn)行變換處理，消除了原線路工作點(diǎn)的變化與信號電流變化耦合在一起對測量信號產(chǎn)生影響的關(guān)鍵問題;同時(shí)，為了提高測量系統(tǒng)抗外界干擾信號的能力，采用了高精度恒流驅(qū)動(dòng)形式對探測器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，另一方面，為了降低探測器工作點(diǎn)變化對輸出信號電流的影響，采用了虛擬地接入方式對探測器的輸出端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)與信號提取，在確保探測器工作點(diǎn)不變的情況下獲得比較純粹的懸絲振動(dòng)位置信號用于螺線管線圈的磁軸信號處理，在很大程度上消除了原來測量信號中的低頻基線傾斜及起伏對測量信號的影響，使磁軸測量信號中的偏移與傾斜信號更加容易分離，提高了測量信號的分辨能力，進(jìn)而提高了測量精度。

4數(shù)字信號處理分析

數(shù)字信號處理是指用數(shù)字序列或符號序列代表信號，并運(yùn)用數(shù)字計(jì)算方式處理這些序列，以此將信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉闲枨蟮男问健，F(xiàn)階段，最常見的數(shù)字信號處理技術(shù)有頻譜分析、數(shù)字濾波、信號識(shí)別等。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技水平的提高，有關(guān)數(shù)字信號處理的探索越發(fā)深入，其在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)及電子技術(shù)快速發(fā)展中，信號的數(shù)字處理技術(shù)逐漸成為科研工作和工程技術(shù)關(guān)注的焦點(diǎn)，在取代傳統(tǒng)模擬信號處理技術(shù)的同時(shí)，得到了各個(gè)領(lǐng)域的充分利用。

結(jié)語

綜上，為滿足社會(huì)不斷增長的生產(chǎn)需求，我們需要將傳統(tǒng)與現(xiàn)代科技相結(jié)合，發(fā)揮人類聰明才智，對傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行多樣化技術(shù)創(chuàng)新，保證行業(yè)發(fā)展的可靠穩(wěn)定與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮進(jìn)步。希望通過本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]李宏年.數(shù)字信號處理課程教學(xué)方法探索[J].信息與 電腦（理論版），2019，31（22）：243-244.

[2]曹玉臣.人工智能在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].電子制作，2015（05）：86-87.