數(shù)字信號處理對電子測量儀器的影響分析

賀永軒

摘要：電子測量儀器是通過集成的傳感技術(shù)、儀器儀表技術(shù)實現(xiàn)外界信號到電信號轉(zhuǎn)換的測量儀器，數(shù)字信號的水平可以促進(jìn)電子測量儀器測量性能的提高。文章研究了電子測量儀器和數(shù)字信號處理的關(guān)系，并提出電子測量的重要性，在此基礎(chǔ)上分析了數(shù)字信號處理技術(shù)信號發(fā)生器、示波器、頻譜分析儀等電子測量設(shè)備中的作用，研究了數(shù)字信號處理是如何促進(jìn)電子測量儀器性能的提高。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理;電子測量儀器;性能;影響

數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)的工作原理是通過計算機或者其它儀器來對信號進(jìn)行全面處理，也就是借助于數(shù)字計算的方式來對相應(yīng)數(shù)字信息進(jìn)行合理的識別加工，然后使得這些數(shù)字信息能夠達(dá)到一定使用目的的過程?，F(xiàn)階段各個領(lǐng)域進(jìn)行測量時，多采用電子測量技術(shù)來進(jìn)行，而在這一過程中配上數(shù)字信號處理技術(shù)，能夠使得其測量結(jié)果變得更加有效。

1電子測量和儀器的概念

1.1電子測量相關(guān)概念

測量作為一種手段，是人們對客觀世界不斷進(jìn)行獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行分析的過程。它能夠?qū)⑿盘柼卣?、相關(guān)參數(shù)、系統(tǒng)特征等各方面進(jìn)行測量。并且在對其進(jìn)行測量這個過程中，人們將電子科學(xué)作為測量的基礎(chǔ)進(jìn)行指導(dǎo)。通過使用電子技術(shù)主要方式和相關(guān)設(shè)備，使人們獲得想要的數(shù)據(jù)從而達(dá)到測量最終目的。人們以往對信號的概念就是電信號，但是實際在進(jìn)行測量過程中，其中的信號包含多個方面，比如光、生物、機械等等。所以，電子測量是在各種領(lǐng)域都被廣泛利用。

1.2電子測量儀器相關(guān)概念

電子儀器作為電子測量過程中主要使用工具之一。在多數(shù)情況下，電子儀器測量主要包括三個方面，首先，是在測量時能夠具備處理能力，包括放大、縮小、減弱、增強以及對濾波進(jìn)行處理等;其次，是在測量過程中能將被測量信號轉(zhuǎn)換為方便測量的標(biāo)準(zhǔn)信號這個能力;最后，能夠?qū)φ麄€測量結(jié)果進(jìn)行分別顯示的能力。除了上述幾點，還需要根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)對進(jìn)行測量的儀器進(jìn)行分類。目前，我們最常見幾種儀器分別是測量信號參數(shù)和特征的儀器、測量系統(tǒng)特點及參數(shù)的儀器。這兩種儀器所涉及的范圍與內(nèi)容有所不同，前一種儀器是主要是對時域、頻域等進(jìn)行測量，后一種儀器則是運用到各種信號源和多種特性的參數(shù)進(jìn)行測量。

2數(shù)字信號處理對電子測量與儀器的實際作用

測量對人類社會快速發(fā)展起到推動作用，具體來看測量有以下幾點作用：一是在運用測量技術(shù)時，能夠?qū)⒖陀^世界一些抽象物體描述更為具象化。二是測量能夠?qū)ιa(chǎn)活動中具體行為進(jìn)行規(guī)范。比如，在生產(chǎn)制造機器零件過程時，需要對生產(chǎn)零件的各項參數(shù)提前進(jìn)行測量。而科技的不斷進(jìn)步，數(shù)字信號處理作為一種新興手段，使傳統(tǒng)電子測量技術(shù)進(jìn)一步提高，它能夠增加測量的有效性、及時性以及準(zhǔn)確性。通常情況下，在運用電子測量儀器對物品進(jìn)行測量時，測量結(jié)果往往是借助電信號進(jìn)行表示，這就會增加測量工作人員進(jìn)行度數(shù)的難度，從而使工作人員無法對該物品整個測量結(jié)果進(jìn)行有效分析與處理。這樣做通常無法直接得到具體電壓情況，所以需要對其進(jìn)行直流電壓轉(zhuǎn)換，最后再進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，從而得到一個準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

3數(shù)字信號處理對電子測量與儀器的相關(guān)影響

3.1數(shù)字信號處理提升頻譜分析儀性能

在對信號中的各個頻率的成分進(jìn)行分析的時候，就要運用到頻譜分析儀，其是在頻域測量中十分關(guān)鍵的儀器，不但測量的范圍廣并且其測量的幅度也很大，所以被稱之為射頻萬用表。把數(shù)字濾波技術(shù)和離散傅里葉算法等相關(guān)的數(shù)字信號處理技術(shù)運用到頻譜分析儀器中，促使其能夠朝著數(shù)字化的方向發(fā)展，目前已經(jīng)在這個領(lǐng)域中獲取了很大的成績。和模擬式頻譜分析儀相較，快速傅里葉變換式的分析儀能夠進(jìn)行實施的檢測與分析，不過在實際運用過程中經(jīng)常會因為模數(shù)轉(zhuǎn)換的制約，因此工作的頻段比較低。要想頻段不會遭到制約以及實施測量，則就能夠運用模擬和數(shù)字相融合的頻譜分析儀，這種分析儀有著很高的性能。所以，數(shù)字信號處理技術(shù)在一定程度上提升了頻譜分析儀的相關(guān)性能。

3.2數(shù)字信號處理提升信號源性能

信號源是發(fā)生器中電子測量中的一種關(guān)鍵的測量儀器，目前頻率合成技術(shù)是高質(zhì)量信號源中廣泛運用的一種技術(shù)。除此之外，濾波是數(shù)字信號處理中的關(guān)鍵內(nèi)容。晶振通常性只可以提供其自身具備的特定頻率，不過在有些時候的實際操作中可以提供能夠變化的頻率，因此就導(dǎo)致了晶振存在的特點逐漸顯露出來。而合成信號源能夠有效的解決這個問題，并且還能夠和基準(zhǔn)的頻率保持在同個水平上，這樣也就提升了信號源的性能。

3.3數(shù)字信號處理提升示波器性能

示波器在最初的定性測量上發(fā)展成為了目前的精密定量測量電子儀器，并且逐漸的數(shù)字化以及半智能化。示波器有很多種，其中具體包含了處理數(shù)字儲存示波器，多處理數(shù)字儲存示波器以及模擬和數(shù)字混合示波器等等。不過不管是哪種示波器，對其性能進(jìn)行明確的都是使用的技術(shù)水平，技術(shù)和理論知識相輔相成共同發(fā)展。理論知識是技術(shù)的指導(dǎo)，而技術(shù)在實踐中讓理論能夠被證實。除此之外，對內(nèi)插技術(shù)方面也有很多，經(jīng)常見的有正弦內(nèi)插以及線性內(nèi)插等等。由于只有在發(fā)出信號之后會有掃描鋸齒波，因此模擬示波器只能夠檢測到其出發(fā)點之后的信號波形，被觀察到的信號在數(shù)字儲存示波器中經(jīng)常是先儲存在采樣儲存器內(nèi)，然后再依據(jù)實際中相關(guān)的需要把采樣儲存器中的特定信號波形發(fā)送到顯示窗口并且顯示出來，從而就能夠?qū)Τ霭l(fā)點的位置進(jìn)行改變，這就是正延遲以及負(fù)延長觸發(fā)。之后就能夠?qū)θ魏挝恢玫牟ㄐ芜M(jìn)行觀測，若所要觀測觸發(fā)點之前的波形就運用負(fù)延遲觸發(fā)，若是要觀測觸發(fā)點以后的波形就要運用延遲觸發(fā)的方式。

4結(jié)束語

綜上所述，測量是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷墓ぷ髦?。隨著科技不斷進(jìn)步，電子測量已經(jīng)成為測量中最高級的手段，并且它是將高級測量完全展現(xiàn)的一種設(shè)備。數(shù)字信號作為一種新興學(xué)科，已經(jīng)在不斷發(fā)展中逐漸形成具有體系化的系統(tǒng)與理論知識。電子儀器與測量和與其相關(guān)的各種儀器相互融合之后，有利于人們對信號源、頻譜器和示波器的相關(guān)操作進(jìn)一步熟悉與應(yīng)用，使人們在進(jìn)行測量師得到的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，從而提高人們工作效率。

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（作者單位：秦皇島熔巖科技發(fā)展有限公司）