數(shù)字信號處理對電子測量與儀器的影響研究

摘要：隨著我國科技的不斷發(fā)展，諸多先進的電子儀器被發(fā)明出來，數(shù)字信號的應用程度也越來越高，這是因為應用數(shù)字信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理信號有著諸多的優(yōu)點，而且隨著電腦技術的發(fā)展，數(shù)字信號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)字信號對電子測量與儀器的影響研究。

關鍵詞：數(shù)字信號；電子測量；電子儀器

所謂數(shù)字信號指的是以數(shù)字信息為載體所傳遞的信號，這種信號可以通過傳感器等設備將傳統(tǒng)的聲、光、熱量、速度等物理信號轉化為數(shù)字的模式，從而通過電腦的分析而得出結果。由于數(shù)字信號比物理信號來說應用范圍更加廣泛，傳遞更加方便，測量也更加精確，所以得到了廣泛的應用。同時，數(shù)字信號的使用對電子測量儀器的發(fā)展與使用也有著不可忽視的影響。

一、可視化程度更高

通過傳感器將物理信號與數(shù)字信號進行轉化，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，只是通過觸摸感受溫度根本無法得出具體的溫度數(shù)值，可是將溫度轉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，如果不通過數(shù)字來體現(xiàn)，只用肉眼觀察很難得出準確的結果。對于目前許多需要高精度的測量任務來說，物理信息可視化的轉換過程是必不可少的。

對一些分析手段來說，也只有可視化高的數(shù)字信號才可以進行，而且數(shù)字信號對信息的儲存也會更加方便。在輸入數(shù)值從而得以開展的測試分析過程中，也必須用到數(shù)字信號才可以進行下一步計算，這些都是因為數(shù)字信號的可視化[1]。

二、可以測量更多物理量

傳統(tǒng)的測量儀器受制于性能，某些較復雜的物理量的測量很難實現(xiàn)，比如閾值、電荷量、漂移等，要想測得這些較為精密的量值，必須通過轉化測量的方法，也就是應用公式計算等方法通過測量較為簡單的物理量后再計算出需要的數(shù)值。比如，如果想要測得電荷量可以通過測量電流，然后通過公式計算出電荷量。但是由于一些難以預測因素的影響使這種測量所得出的結果并不是很準確，比如設備老化導致電荷泄露，設備發(fā)熱導致電流測量不準確等。

通過數(shù)字化的測量方法可以應用精密儀器直接測得電荷的準確數(shù)量再通過數(shù)字信號反映出來，由于數(shù)字化信號的可視化程度更高，精密的議會更加適合于各種量值的測量，應用精密儀器與數(shù)字信號的良好搭配作用，更多量值可以被測得，而且精準度也會大大提高。

三、可以提高精密儀器的使用率

精密儀器的發(fā)明也要歸因于數(shù)字信號的普及，由于精密的儀器所測量出來的結果更加準確，用數(shù)字信號的形式作為載體才更為合適。通過傳感器將物理信號轉化為數(shù)字信號后可以輸入電路中進行下一步的分析計算，在這些計算過程中，由于計算所出現(xiàn)的絲毫誤差可能都會導致最終結果很大程度上的偏移。所以理論發(fā)展的程度越高，計算手段以及分析手段越加先進，更需要測量手段的嚴謹性與數(shù)字信號的相互配合。也正因如此，越是精密的儀器在一些高端工程任務中的應用率也就越高，推動了測量儀器市場的競爭力。各類生產商都在開發(fā)更加高精準的測量設備，諸多更加先進的設備也被發(fā)明出來。所以從這方面來說，數(shù)字信號的應用不但推廣了精密儀器的使用，還增進了這方面科技的發(fā)展。

四、對電力儀器的影響

電力行業(yè)與其他行業(yè)有著許多不同之處，最明顯的一點就是高危性。在電力部門工作中，每個步驟都需要層層審核才得以開展，每項作業(yè)都需要兩個人之間的相互配合才可以執(zhí)行，就是因為在電力行業(yè)中就算是最小的一點錯誤可能都會導致極其嚴重的后果，輕則幾分鐘的斷電，重則導致一些大型企業(yè)的高經濟損失或者人員的傷亡。

正是因為數(shù)字信號擁有更高的精確度，所以在電力行業(yè)來說對數(shù)字信號的依賴程度也就越高，許多電力設備、測量設備都是圍繞著數(shù)字信號展開的。比如在發(fā)電工程中，發(fā)電機的轉速必須通過數(shù)字的方式顯示出來才可以進行調節(jié)，需要速度傳感器的應用，而且數(shù)字越精確，在發(fā)電過程中所出現(xiàn)的資源浪費現(xiàn)象也會越少。

電力的繼保工作也是相當重要的，良好的繼保系統(tǒng)可以讓一個區(qū)域的電力網(wǎng)絡能夠更加平穩(wěn)可靠的運行，為居民以及用電工程企業(yè)送去更加可靠的電力。繼保的核心任務就是在最短的時間內檢測出任何電力事故的原因并檢測到事故點，隨后采用繼保措施解決事故。對一些工程來說，幾毫秒的停電都可能導致上億資金的虧損，由此可見繼保工作的重要性。也正因如此，繼保設備才要基于數(shù)字信號以及傳感器的使用才能及時發(fā)現(xiàn)問題并且將電信號轉化為數(shù)字信號，最后輸入電腦進行分析運算，從而得出結果。沒有數(shù)字信號傳遞的高效性以及精確性，許多電力測量任務根本無法展開，繼保工作也就無法運行[2]。

五、對日常儀器的影響

在我們的日常生活中，同樣需要獲取一些關于數(shù)字的信息了解我們周圍的環(huán)境，比如最簡單的溫度計將溫度信號轉化為數(shù)字信號，體溫計也將體溫轉化為數(shù)字，我們才可以通過對體溫的觀測了解一些人的健康狀況。

隨著數(shù)字信號的發(fā)展，我們所用的日常測量儀器的精度也在不斷提升，許多電子測量儀器被發(fā)明出來，比如紅外線體溫計和測速儀，數(shù)字信號無疑對這些儀器的發(fā)展起到了推動的作用。而擁有了更加多功能更加準確的日常測量儀器，我們就可以更加便捷的生活與工作。比如，交警可以通過電子測速儀方便的測出車輛的速度信息，從而判斷超速情況，紅外線體溫計可以讓人們更快更加精準的測量體溫，讓我們可以享受這些電子測量儀器對我們日常生活所帶來的便利。

六、結束語

由于數(shù)字信號的諸多優(yōu)點，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，在當下許多追求精密與準確的工程任務中，由于數(shù)字信號的推廣，導致傳感器、分析軟件、檢測技術都得到了很大的提升。所以，數(shù)字信號的發(fā)展使電子測量與儀器的發(fā)展更加高速且更專業(yè)化科學化。

參考文獻：

[1]曲傳海. 數(shù)字信號處理對電子測量與儀器的影響研究[J]. 科技經濟市場， 2016（4）：207-207.

[2]譚慶龍. 淺析數(shù)字信號處理對電子測量與儀器的影響[J]. 電子測試， 2016（11）：45-46.

（作者單位：唐山首信自動化信息技術有限公司）

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