李航 趙娟娟

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。電子測量儀器是測量工作最為先進(jìn)的設(shè)備，目前我國對數(shù)字信息化的重視也有了很大的提高，這就從根本的角度上決定了數(shù)字信息化在我國的應(yīng)用范圍。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

電子測量系統(tǒng)的重要性在于它解決了從對象的自然屬性轉(zhuǎn)移到數(shù)字信號，在理論上來說就是通過數(shù)字計算的方法對相應(yīng)的信息進(jìn)行合理的收集和識別加工，使得信息可以達(dá)到一定使用目的的過程。測量結(jié)果的有效性和實時性需要再次進(jìn)行測量，自然事物的測量是定量的表述事物屬性的關(guān)鍵。綜上所述，電子測量具有重要意義。

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(yùn)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。

1.1測量的作用

首先，運(yùn)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，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)。

1.2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(yùn)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(yùn)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)字信號處理對電子測量與儀器的相關(guān)影響

2.1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(yùn)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。合成信號源不僅克服了“晶振”只提供特定頻率的缺點，而且還把輸出信號的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度提高到與基準(zhǔn)頻率相同的水平。顯然，數(shù)字信號處理技術(shù)提高了信號源的性能。

2.2數(shù)字信號處理提升示波器性能

示波器在初的定性測量上發(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。數(shù)字化相關(guān)的采樣技術(shù)讓示波器性能有了很大的提升，并且示波器的發(fā)展也讓采樣技術(shù)有了相應(yīng)的提高。數(shù)字存儲示波器在進(jìn)行信號采集是需要遵守奈奎斯特采樣相關(guān)的理論，因此對一個示波器而言具有相關(guān)的采樣率，在波形顯示時要適應(yīng)顯示的要求，能夠經(jīng)過改變掃描辦法對采樣速率進(jìn)行改變。不過在實際使用過程中存在著一些難度，其中依舊有一些問題。比如對于低頻信號就會有采樣點冗余的現(xiàn)象，采樣點冗余會讓儲存成本增加。不過對一些高頻信號而言就會有波形失真的現(xiàn)象，這是因為采樣點太少。在對這些問題數(shù)字信號的處理中，抽取和內(nèi)插技術(shù)能夠?qū)?shù)字儲存示波器中存在的問題進(jìn)行解決。峰值點標(biāo)定和防治混疊失真的抽取器均是數(shù)字儲存示波器專門進(jìn)行抽取的。

模擬示波器只能觀測觸發(fā)點以后的信號波形，這是因為只有觸發(fā)信號出現(xiàn)后才產(chǎn)生掃描鋸齒波的緣故。而在數(shù)字存儲示波器中，被觀測的信號波形是先存儲在采樣存儲器中，然后可根據(jù)需要將采樣存儲器中的某部分信號波形送至顯示窗口。這樣就可以自由地改變觸發(fā)點的位置，實現(xiàn)所謂正沿遲觸發(fā)和負(fù)延遲觸發(fā);用正延遲可以觀測觸發(fā)點以后的信號波形，用負(fù)延遲可以觀測觸發(fā)點以前的信號波形。

2.3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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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。

2.4對電壓測量工作的影響

電壓測量作為一種最常用的測量方式。它包含電參數(shù)和非電量，最基本的原理則是首先把其轉(zhuǎn)變成直流電壓，然后再對其采取測量。當(dāng)前該種測量已經(jīng)達(dá)到了數(shù)字化水平。如此便使得相關(guān)測量器具，例如電壓表等穩(wěn)定性等性能有了極大程度的提高，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(yùn)用了取樣以及量化的數(shù)字電子儀表之一。運(yùn)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)對于電壓測量工作也有著一定的促進(jìn)作用。

三、結(jié)語

人類社會的生存和發(fā)展少不了測量工作，測量在現(xiàn)代社會中的地位不言而喻，在人類的生存活動中，測量也是最根本、不可缺少的實踐活動。電子測量是實現(xiàn)數(shù)字化、數(shù)據(jù)化、信息化的必要手段，數(shù)字信號處理技術(shù)可以更新目前的電子測量設(shè)備，促進(jìn)測量設(shè)備性能的提高。多種信號處理技術(shù)集成到電子測量設(shè)備中將豐富電子設(shè)備的測量功能，優(yōu)化測量效率和品質(zhì)，提高測量設(shè)備的智能化、集成化。

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