數(shù)字信號處理對電子儀器測量的影響研究

李冰冰

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，安徽 淮北 235000)

數(shù)字信號處理對電子儀器測量的影響研究

李冰冰

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，安徽 淮北 235000)

數(shù)字信號處理是電子儀器測量工作中的一個重要組成部分，電子測量儀器是測量工作最為先進(jìn)的設(shè)備，如何通過數(shù)字信號的處理來加強(qiáng)電子測量儀器的使用效果，便成了現(xiàn)階段相關(guān)研究人員所面臨的一個重要問題。在此就數(shù)字信號處理對電子儀器測量的影響進(jìn)行了分析，歸納了數(shù)字信號處理在現(xiàn)實測量中的作用。

數(shù)字信號處理；電子測量；儀器

數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)的工作原理是通過計算機(jī)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。

一、電子測量的重要性

在各種生產(chǎn)活動中，測量都占據(jù)著非常重要的位置，并能夠促進(jìn)人類社會的進(jìn)一步發(fā)展。運用數(shù)字信號處理可使現(xiàn)有的電子測量技術(shù)得到進(jìn)一步優(yōu)化，并能夠增加測量的精準(zhǔn)度與有效性，因此說數(shù)字信號處理在電子測量過程中起著至關(guān)重要的作用。

1.測量的作用

首先，運用測量，能讓社會中一些抽象事物的描述更加具象化。如在生產(chǎn)制造行業(yè)中，如果想對某一產(chǎn)品進(jìn)行批量制造，生產(chǎn)企業(yè)就需充分了解該產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的各項參數(shù)，而這些參數(shù)就是對該產(chǎn)品測量結(jié)果的具體應(yīng)用。

其次，測量能夠使得生產(chǎn)活動的行為得到進(jìn)一步規(guī)范，比如在制造機(jī)械零件的過程中對該零件的各項參數(shù)進(jìn)行了提前測量，幫助工作人員清晰的了解到該零件的具體形狀以及尺寸等固定參數(shù)，這樣就可以使得每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作步驟都能夠得到有效落實。

2.數(shù)字信號處理的意義

隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展，電子測量儀器也在測量工作中得到了廣泛應(yīng)用。一般情況下，運用電子測量儀器來進(jìn)行物體的測量工作時，其測量結(jié)果都會借助于電信號的方式來進(jìn)行表示，這就會使得測量人員難以對其進(jìn)行度數(shù)，也就無法對該物體的測量結(jié)果進(jìn)行有效的處理與分析。

運用數(shù)字信號處理則可以將測量結(jié)果中的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)信號，或者將其表現(xiàn)為工作人員可以識別的信號相關(guān)工作人員對這些測量結(jié)果可以進(jìn)行直接的分析，并為其后續(xù)工作的進(jìn)行提供了一定的便利性。比如在對直流電壓進(jìn)行測量時，就需要先對其測量結(jié)果進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，在無法得到具體直流電壓的情況下，還需要對其進(jìn)行交流-直流的轉(zhuǎn)換，最后在進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，這樣才能夠取得一個準(zhǔn)確的測量結(jié)果。借助于該實例可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字信號處理能夠使得測量過程中的一些復(fù)雜問題得以簡化，并能夠有效減少測量過程中各種因素對于測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響。

二、數(shù)字信號處理對電子儀器測量的影響

1.對信號源的影響

信號源作為一種非常重要的電子測量儀器，通過會采用頻率合成技術(shù)來進(jìn)行物體的測量。但是不管運用了直接數(shù)字頻率合成法，還是應(yīng)用了間接鎖相式頻率合成法，信號源都需要使用低通波濾器來進(jìn)行工作，而濾波則是數(shù)字信息處理中的一項重要內(nèi)容。因此通過信號源的合成能夠有效克服晶振只提供某一特定頻率的問題，還能夠進(jìn)一步提升輸出信號其頻率的穩(wěn)定程度與準(zhǔn)確程度，并將其提升至于基準(zhǔn)頻率相同的高度。這也就表明了運用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以使得信號源的實用性能得到進(jìn)一步的提升。

2.對電業(yè)測量工作的影響

電業(yè)測量是測量中常見的一種工作，并且涵蓋了電參數(shù)以及非電量等測量工作。電業(yè)測量的測量機(jī)理是先將測量轉(zhuǎn)化為直流電壓，然后再對該直流電壓進(jìn)行測量。在現(xiàn)階段的測量過程中電業(yè)測量工作已經(jīng)被數(shù)字化，但在其測量過程中依舊存在著兩個核心問題：一是在面對能夠直接得到的直流電壓時，就可以直接進(jìn)行模/數(shù)的轉(zhuǎn)換，另一種則是需要先去進(jìn)行交直流的轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行模/數(shù)的轉(zhuǎn)換。電壓表就是運用了取樣以及量化的數(shù)字電子儀表之一。運用數(shù)字信號技術(shù)，能夠使得電壓表在測量的精準(zhǔn)度、測量的氛圍以及抗干擾能力方面都得到一定程度的提升，因此說數(shù)字信號技術(shù)對于電業(yè)測量工作也有著一定的促進(jìn)作用。

3.對示波器的影響

示波器現(xiàn)階段已經(jīng)呈現(xiàn)為數(shù)字化與半智能化的狀態(tài)，并且從剛開始的定性測量逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫芏ㄎ粶y量，影響著示波器的測量性能。運用數(shù)字化的采樣技術(shù)可提升示波器的性能，而示波器測量精度的發(fā)展，也會促進(jìn)數(shù)字采樣技術(shù)的提升，兩者具有相輔相成作用。示波器進(jìn)行實時采樣，并可對單次非周期信號進(jìn)行觀測，能夠使得自身的等效寬帶達(dá)到110GHz這一程度。

運用模擬示波器進(jìn)行測量時，只能觀測觸發(fā)點之后的信號波形，而且只有在信號被觸發(fā)之后，才會產(chǎn)生掃描鋸齒波。但運用數(shù)字存儲示波器進(jìn)行測量時，觀測到的信號可直接存儲，并可以將其顯示到窗口上面，可自由的改變觸發(fā)點的位置，實現(xiàn)了正延遲觸發(fā)以及負(fù)延遲觸發(fā)，完成了觸發(fā)前后的信號波形精確監(jiān)測。

實時頻譜分析儀是在掃頻外差式頻譜分析儀的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化以及多功能化改進(jìn)的成果，并能夠?qū)㈩l譜分析儀之中帶有濾波器的輸出信號加入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化，并能夠借用專門的DSP進(jìn)行信息處理，從而完成不同信號域的分析，這樣就可以實現(xiàn)頻域顯示、時域顯示以及調(diào)制域顯示。

數(shù)字濾波式頻譜分析儀擁有者濾波特性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、重量輕以及可大規(guī)模發(fā)展等諸多優(yōu)點，這也使得其成為了一種具有良好發(fā)展?jié)摿Φ臉?gòu)架方式。運用FFT式頻譜分析儀，能夠?qū)Ω黝l率成分進(jìn)行實時的測量與分析，這也是模擬式頻譜分析儀無法比擬的優(yōu)點。但是FFT頻譜分析儀會受到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的限制，使得其工作頻段無法更高。兼顧到頻段以及實時測量這兩者的要求，就使得一種模擬與數(shù)字相結(jié)合的頻譜分析儀成為了現(xiàn)階段頻譜分析儀器的最高水平。

三、結(jié)束語

測量工作作為社會生產(chǎn)實踐活動的一項重要基礎(chǔ)工作，對于人類社會的發(fā)展也有著極大的促進(jìn)作用。而電子儀器測量技術(shù)作為現(xiàn)階段測量工作中的高級手段，也是使得測量工作得到進(jìn)一步發(fā)展的重要保障。數(shù)字信號處理的應(yīng)用對于提升信號源的實用性，對于提高電業(yè)測量的精度，對于改善傳統(tǒng)示波器的測量性能等方面有非常積極的作用。

[1] 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(6).

[2] 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(jīng)濟(jì)市場,2016(4).

[3] 薛亞峰.數(shù)字信號處理對電子測量與儀器的影響探究[J].黑龍江科技信息,2016(6).

責(zé)任編輯：力 草

2017-03-01

本文系2016年省級教學(xué)研究項目“‘汽車電工電子技術(shù)’課程改革與實踐”(編號：2016jyxm0939)和2016年淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級重點教學(xué)研究項目“現(xiàn)代學(xué)徒制在高職汽車服務(wù)類創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的研究與實踐”(編號：2016jyxm-02)階段性研究成果。

李冰冰(1981—)，女，遼寧錦州人，講師，碩士，研究方向：電子與自動化。

TH86

A

1671-8275(2017)03-0131-02