數字信號處理對電子測量與儀器的影響研究

曲傳海

摘要：本文筆者結合個人實踐工作經驗與相關參考文獻，從測量的重要性入手進行粗淺的探討，并就數字信息處理對電子測量與儀器所帶來的重要影響進行了分析與探討，也希望通過本文筆者的闡述，能夠為電子測量與儀器的進一步發(fā)展提供有益的參考與借鑒。

關鍵詞：數字信號處理；電子測量與儀器；測量

0前言

眾所周知，數字信號處理和電子測量與儀器之間存在著密不可分的聯系，這不僅僅是因為信息處理是通過數字信號處理得以實現的，更是因為電子測量是信息采集、獲取的重要技術手段，是信息采集、獲取的重要裝置。所以，做好數字信息處理對電子測量與儀器的影響具有十分重要的現實意義。本文筆者結合個人實踐工作經驗，從測量的重要性人手，粗淺地探討了數字信號處理對電子測量與儀器帶來的影響，以供參考。

1測量的重要性

測量，主要是指人類對客觀的世界進行定量分析并獲取必要數據的過程。而電子測量則是指在電子科學原理的基礎上，充分利用先進的電子技術方法與電子設備，對信號的特性參數與系統(tǒng)的特性參數進行測量的過程。需要注意的是，本文筆者所指的信號，不僅僅是電子信號，還包括光、機械、生物等自然界內的所有系統(tǒng)。

而如若我們用通俗而又寬泛的語言對測量進行概述，則可以看到，測量在人類的生產、生活中無處不在，密切而又重要。首先，在數千年的文明中，人們通過比較，解決了“是什么”的過程中，而比較的本質就是測量，因此，也可以說人類在客觀世界的認識上離不開測量；其次，通過測量可以清楚的讓人們了解問題的解決對策，從而告知人們需要“做什么”；再次，通過有效的測量能夠讓人們知道事情發(fā)生的原因，進而采取相應的解決措施與實施方法，因此，測量是在告訴人們如何“去做”；最后，測量同時也是檢驗成效的重要手段，也正因如此，測量也能夠清楚地表示出“做的怎么樣”，這一重要問題。所以說測量無處不在，無時不在，與人們的生活、生產密切相關。

2數字信號處理對電子測量與儀器的影響

數字化、智能化、網絡化是電子測量與儀器發(fā)展的重要方向，而在這三化的發(fā)展進程中，或多或少的都會使用到數字信號處理技術。因此，數字信號處理對電子測量與儀器始終具備著重要的影響。筆者以以下幾種常見且重要的電子測量儀器為例進行闡述。

第一，信號源（發(fā)生器），作為一種十分重要的電子測量儀器，主要采用頻率合成技術，但無論采用的是直接數字頻率合成法、還是間接鎖相式頻率合成法，使用的都是低通波濾器，而數字信息處理的重要內容恰恰就是濾波。因此，合成信號源不僅僅克服了晶振只能夠提供特定頻率的這一巨大去電，還進一步提高了輸出信號頻率的穩(wěn)定度以及準確度，提高到與準基頻率相同的一個高度，所以，數字信號處理技術大大的提高了信號源的實際性能。

第二，電業(yè)測量是測量中最為常見、最為基本也是最為重要的。它的測量機理是將被測量轉換為直流電壓后再進行測量。目前在實際測量過程中，這種測量已經被數字化，并涉及到兩個核心問題，一個是當能夠直接得到直流電壓時進行A/D轉換，另一個是進行交直流轉換后再進行A/D轉換。而在A/D轉換中所包含的取樣和量化，都是數字信號處理的最基礎環(huán)節(jié)。而正是利用數字化信號處理將取樣與量化應用在電壓表之中，使得電壓表的測量準確性大大提高，同時，分辨能力、抗干擾能力以及整個測量范圍都得到了大幅度的提高。

第三，絕大多數的示波器已經是全數字化與半智能化模式，并儼然已經發(fā)展成了當前最為精密的定量測量電子儀器。但無論是模擬與數字混合型的示波器，還是單處理器數字存儲示波器，其示波器的性能都受到采樣技術運用水平的直接影響、延遲，也可以說示波器性能在被數字化采樣技術進一步提高的同時，也促進了采樣技術的發(fā)展。如：在對數字存儲示波器的信號進行采集時，我們必須要嚴格遵守奈奎斯特采樣定理。雖然信號波形在顯示的過程中，其采樣的速率可以通過改變掃速進行變更，從而滿足實際的顯示需求，但是仍會出現如下幾點問題：在低頻信號波形的觀測過程中采樣點會出現冗余，如若此時不及時采取相應措施，那么在存儲深度加深的過程中，成本也會被相應提高；在高頻信號波形觀測過程中采樣點偏少，極易造成顯示波形失真，此時在數字存儲示波器中數字信號處理的“抽取”和“插入/內插”技術就會被發(fā)揮得淋漓盡致，從而滿足實際的顯示需求。

3結語

綜上所述，本文筆者對數字信號處理對電子測量與儀器的影響進行了粗淺的探討，也是希望能夠讓人們更加清楚的認識到現如今測量早已成為人類生存的最基本目的。而電子測量作為測量的高級手段，則成為當前人類必須的實踐活動。也正因如此，不斷的更新電子測量的理念，大幅度提升電子測量與儀器的性能則具有十分重要的現實意義。而電子測量儀器的性能又往往受到數字信號處理的影響，所以，做好數字信號對電子測量與儀器之間的關系分析，清楚地掌握兩者之間的聯系，并以此為基礎，提高數字信號對信息的處理能力與處理水平，從而為促進電子測量與儀器的發(fā)展奠定堅實的基礎。