數(shù)字信號處理技術在電子測量儀器領域上的應用

安森

摘 要：數(shù)字信號處理技術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的測量，因此，將數(shù)字信號處理技術應用到電子測量儀器領域就變得越來越重要。本文就是對數(shù)字信號處理技術在電子測量儀器領域上的應用進行分析，為相關的研究提供借鑒。

關鍵詞：數(shù)字信號處理技術；電子測量儀器；應用

中圖分類號：TN919 文獻標識碼：A

數(shù)字信號處理技術就是指利用計算機或者是其他的信息設備來對相應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。數(shù)字信號處理技術可以將同一類型的信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，這樣計算機就可以進行相應的處理。目前，人們對數(shù)字信號處理技術在電子測量儀器領域上的應用進行了大量研究，數(shù)字信號處理技術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。

一、數(shù)字信號處理技術的重要性

（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的檢查，判斷這些零件是否符合相應的標準，而且通過測量也可以了解相應零件的各個環(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，電子測量儀器的應用使測量結果更加精確，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果進行相應的分析，但是數(shù)字信號處理技術可以將電信號進行轉化，轉變?yōu)閿?shù)字信號，這樣工作人員就可以利用數(shù)字信號處理技術來對相應的數(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換，之后再進行數(shù)模轉換。這樣就可以使得測量的結果更加準確。通過相應的實驗可以發(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果的不利影響。

二、數(shù)字信號處理技術在電子測量儀器領域的應用

（一）在發(fā)生器上的應用

發(fā)生器就是信號源，這是一種十分重要的電子測量設備，發(fā)生器使用的是頻率合成技術，但是無論是直接的數(shù)字頻率合成技術還是間接的鎖相式頻率合成技術，都必須要利用低通波濾器來完成相應的測量工作，數(shù)字信號處理技術的主要內容就是進行濾波，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變?yōu)橹绷麟妷褐笤龠M行相應的測量。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換之后再進行A/D轉換，另一個就是在得到了直流電壓的時候直接進行A/D轉換。但是無論是哪一種轉換，A/D轉換所包括的量化和取樣都是數(shù)字信號處理技術中非常基礎的環(huán)節(jié)。在實際的應用中，將這兩者應用在了電壓表上，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）在示波器中的應用

示波器是一種利用波形來顯示測量結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的熒光物質上，這樣屏幕上就會顯示出相應的圖像，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，就要通過一定的調整才能夠利用示波器進行測量，例如調幅度和相位差等。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的規(guī)范，如果違背了相應的操作要求，就會導致測量結果出現(xiàn)偏差。在正常的情況下，示波器設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)字信號處理技術在電示波器中的應用進行分析：

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

其中，s（t）是我們需要測量與觀察的相應信號，s0（t）是在示波器上所顯示出的相應的波形，*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鍵，在實際的應用中，高斯信號極少，這樣就導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，相應的關系式如下：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用，而在實際的應用中很少被應用。但是在科技不斷發(fā)展的今天，通過數(shù)字信號技術就可以將這一理論應用到具體的項目測量中，使得電子測量儀器的應用范圍更加廣泛。

假設使用一個標準信號，將其輸入到相應的示波器中，并且將這一輸出信號設定為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的反卷積算法，在這樣的情況下，就可以得到以下的結論：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，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，而電子測量技術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的高峰上繼續(xù)攀登。

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