數字信號處理對電子測量儀器的影響解析

李林珍

太原航空儀表有限公司 山西 太原 030006

引言

數字信號處理技術具備精度高、效率快等優勢。它能夠允許以單個指令和數學計算的形式對信號傳輸的信息進行后處理和匯總。同時,數字信號處理技術能夠高效執行目標語言的指令,已經被廣泛應用于各個行業當中。由此可見,數字信號處理技術大幅度提高了電子測量工作的精確度,有效解決了傳統測量工作的弊病,為測量工作帶來了新的機遇和挑戰。

一、電子測量與儀器

(一)電子測量。人們處于客觀世界當中,測量則是在客觀世界當中不斷地獲取信息數據,并進行整理與分析的一個過程。在這個過程當中,測量可以精準獲得參數、信號、特征等相關數據。同時,以電子科學為引導,提高測量工作的有效性。依托電子技術的設備在測量當中的應用,可以讓人們獲得想要的數據,達到測量的目的。其中,信號的形式非常多樣,例如機械、光、聲音等,因而電子測量被廣泛應用于各個行業當中,對于我國的各方面的發展有這一定的促進作用。

(二)電子測量儀器。一般而言,電子測量儀器的功能主要包含以下三點。第一,電子測量儀器具備處理功能。例如處理濾波、增強、減弱等。第二,電子測量儀器能夠將被測量信號轉化為標準信號,方便信號的分析與處理。第三,電子測量儀器能夠更加直觀地現實測量的結果。近些年來,我國各行業常用的電子測量儀器有兩種,分別是測量信號參數和特征的儀器、測量系統特點以及參數的儀器。根據功能的不同,兩者被使用的領域也有一定的差異。測量信號參數和特征的儀器主要用于頻域、時域當中,而測量系統特點以及參數的儀器被用于各種信號源以及多特性的參數測量。

二、電子測量技術和儀器的重要性

一般而言,測量數據的準確性將會決定對現實描述的質量,這是由于測量數據能夠反映現實,并以定量的模式表達出來,也就是我們所謂的對行為有效的值。在這樣的背景下,測量工作當中逐漸滲透了電子測量技術以及工具,推動其進一步發展的基礎上,有效改變了測量理念,使得數據具備一定的價值,提高數據的準確性和可靠性。測量數據具備了價值,就能夠在各個行業當中充分發揮自身的作用,例如建筑工程、環境監測等領域,促進了我國社會經濟的發展。其中,電子測量技儀器依托先進的測量技術,在整個過程當中有效利用了傳感器技術、信號轉換技術、信息技術等。也涉及到了很多新材料、新工藝的應用。同時,電子測量技術在發展的進城當中,主要以實測環境和應用產業為基礎,呈現出了專業性、多樣性的特點,對各行業也的發展都有所助益。此外,電子測量技術一定程度上也有效優化了配置,推動了技術變革,促進我國技術領域的進一步發展。

三、數字信號處理對電子測量及其儀器的影響

(一)提升信號源的性能。信號源是能夠電子測量儀器產生作用的的重要儀器。當前的信號源由于利用了頻率合成技術,質量好、效率高。在信號源當中,晶振是非常重要的環節之一,然而,在實踐當中,晶振由于其自身特性無法提供相應的頻率。為此,需要利用到數字信號處理技術,例如直接數字頻率合成法、間接鎖相式頻率合成法等。數字信號處理技術的有效參與,能夠讓晶振提供更多的特定頻率,提高晶振的有效性。此外,數字信號處理技術可以穩定信號的輸出頻率,提高輸出信號的準確性,使其能夠與基準頻率同步。由此可見,數字信號處理技術能夠大幅度提高信號源的有效性,該項技術應用于信號源當中是十分必要的。

(二)數字信號處理提升示波器性能。示波器經過多年的實踐與發展,已經變成了當前較為精密的電子測量儀器。由于科學技術的發展,也逐漸趨向于智能化的發展。示波器的種類有很多,例如數字儲存示波器、模擬與數字混合示波器等。這些示波器都有效應用了相關的理論與技術。其中,數字化的采樣技術有效提升了示波器的性能,在此基礎上,也提高了采樣技術的有效性。數字儲存示波器應用的是奈奎斯特采樣相關理論,示波器自身具備相應的采樣率,當信號波形出現時,能夠通過改變掃描方式來改變采樣速率。然而,在實踐當中仍然存在一些問題:低頻信號出現波形時,會出現采樣點冗余的現象,進而會增加儲存成本;高頻信號出現波形時,則會出現波形失真的問題。以上兩種現象會導致采樣點過少。而數字信號處理技術當中的“抽取”、“內插”等功能就能夠有效解決上述問題。在抽取功能當中,數字儲存示波器則具備峰值點標定和防混疊失真的抽取器。此外,內插技術的類型也有很多,較為常用的是線性內插以及正弦內插。

(三)提升頻譜分析儀的性能。頻譜分析儀是頻域測量工作中的重點儀器,其主要作用就是能夠有效分析信號中各個頻率的主要成分。頻譜分析儀也被稱為射頻萬用表,它能夠提高測量頻率、擴大測量范圍。在實踐當中,所應用的數字信號處理技術為離散傅里葉算法和數字濾波技術等,這些技術在頻譜分析儀的那個中的有效運用,可以推動技術的數字化發展。從快速傅里葉變換式儀器與模擬式頻譜分析儀的對比當中可以發現,模數轉換會影響到快速傅里葉變換式分析儀的應用效果,最終導致其工作的頻段很低。而將掃描外差技術應用于快速傅里葉變換技術當中,可以拓寬頻譜分析儀的分析范圍,提高頻譜的分辨能力。

四、結束語

總而言之,我國科學技術的不斷發展,推動了測量工作的發展與進步。尤其是數字信號處理技術的應用,對電子測量儀器的影響較為深刻,相關的數字信號處理技術對信號源的性能、示波器性能、頻譜分析儀的性能都有著促進作用。此外,在數字信號處理技術的影響下,還可以推動測量信號數據的可視化發展。為此,需要強化數字信號處理技術與電子測量儀器之間關系的探究,從而方便人們的生產與生活。