數字信號處理對電子儀器測量的影響研究

李冰冰

(淮北職業技術學院 機電工程系，安徽 淮北 235000)

數字信號處理對電子儀器測量的影響研究

李冰冰

(淮北職業技術學院 機電工程系，安徽 淮北 235000)

數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的設備，如何通過數字信號的處理來加強電子測量儀器的使用效果，便成了現階段相關研究人員所面臨的一個重要問題。在此就數字信號處理對電子儀器測量的影響進行了分析，歸納了數字信號處理在現實測量中的作用。

數字信號處理；電子測量；儀器

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

一、電子測量的重要性

在各種生產活動中，測量都占據著非常重要的位置，并能夠促進人類社會的進一步發展。運用數字信號處理可使現有的電子測量技術得到進一步優化，并能夠增加測量的精準度與有效性，因此說數字信號處理在電子測量過程中起著至關重要的作用。

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。如在生產制造行業中，如果想對某一產品進行批量制造，生產企業就需充分了解該產品在生產過程中的各項參數，而這些參數就是對該產品測量結果的具體應用。

其次，測量能夠使得生產活動的行為得到進一步規范，比如在制造機械零件的過程中對該零件的各項參數進行了提前測量，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，這樣就可以使得每一個生產環節的工作步驟都能夠得到有效落實。

2.數字信號處理的意義

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

運用數字信號處理則可以將測量結果中的電信號轉變為數學信號，或者將其表現為工作人員可以識別的信號相關工作人員對這些測量結果可以進行直接的分析，并為其后續工作的進行提供了一定的便利性。比如在對直流電壓進行測量時，就需要先對其測量結果進行數模轉換，在無法得到具體直流電壓的情況下，還需要對其進行交流-直流的轉換，最后在進行數字轉換，這樣才能夠取得一個準確的測量結果。借助于該實例可以發現，數字信號處理能夠使得測量過程中的一些復雜問題得以簡化，并能夠有效減少測量過程中各種因素對于測量結果所產生的影響。

二、數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來進行物體的測量。但是不管運用了直接數字頻率合成法，還是應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行工作，而濾波則是數字信息處理中的一項重要內容。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，還能夠進一步提升輸出信號其頻率的穩定程度與準確程度，并將其提升至于基準頻率相同的高度。這也就表明了運用數字信號處理技術，可以使得信號源的實用性能得到進一步的提升。

2.對電業測量工作的影響

電業測量是測量中常見的一種工作，并且涵蓋了電參數以及非電量等測量工作。電業測量的測量機理是先將測量轉化為直流電壓，然后再對該直流電壓進行測量。在現階段的測量過程中電業測量工作已經被數字化，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，就可以直接進行模/數的轉換，另一種則是需要先去進行交直流的轉換，然后再進行模/數的轉換。電壓表就是運用了取樣以及量化的數字電子儀表之一。運用數字信號技術，能夠使得電壓表在測量的精準度、測量的氛圍以及抗干擾能力方面都得到一定程度的提升，因此說數字信號技術對于電業測量工作也有著一定的促進作用。

3.對示波器的影響

示波器現階段已經呈現為數字化與半智能化的狀態，并且從剛開始的定性測量逐漸轉變為精密定位測量，影響著示波器的測量性能。運用數字化的采樣技術可提升示波器的性能，而示波器測量精度的發展，也會促進數字采樣技術的提升，兩者具有相輔相成作用。示波器進行實時采樣，并可對單次非周期信號進行觀測，能夠使得自身的等效寬帶達到110GHz這一程度。

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

實時頻譜分析儀是在掃頻外差式頻譜分析儀的基礎上進行數字化以及多功能化改進的成果，并能夠將頻譜分析儀之中帶有濾波器的輸出信號加入到模/數轉換器中進行數字化轉化，并能夠借用專門的DSP進行信息處理，從而完成不同信號域的分析，這樣就可以實現頻域顯示、時域顯示以及調制域顯示。

數字濾波式頻譜分析儀擁有者濾波特性強、可靠性強、重量輕以及可大規模發展等諸多優點，這也使得其成為了一種具有良好發展潛力的構架方式。運用FFT式頻譜分析儀，能夠對各頻率成分進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點。但是FFT頻譜分析儀會受到模/數轉換器的限制，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字相結合的頻譜分析儀成為了現階段頻譜分析儀器的最高水平。

三、結束語

測量工作作為社會生產實踐活動的一項重要基礎工作，對于人類社會的發展也有著極大的促進作用。而電子儀器測量技術作為現階段測量工作中的高級手段，也是使得測量工作得到進一步發展的重要保障。數字信號處理的應用對于提升信號源的實用性，對于提高電業測量的精度，對于改善傳統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).

[3] 薛亞峰.數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).

責任編輯：力 草

2017-03-01

本文系2016年省級教學研究項目“‘汽車電工電子技術’課程改革與實踐”(編號：2016jyxm0939)和2016年淮北職業技術學院院級重點教學研究項目“現代學徒制在高職汽車服務類創新人才培養中的研究與實踐”(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