數字信號處理對電子測量與儀器的影響研究

發布時間：2020-10-26所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要：數字信號處理和電子測量與儀器有密切關聯。在實際應用中，數字信息處理對電子測量與儀器有著非常重要的影響。將數字信號處理中涵蓋的理念和技術引入到電子測量與儀器中，有助于推動電子測量與儀器的發展。本文將探討數字信號處理對電子測量與儀器產生

　　摘要：數字信號處理和電子測量與儀器有密切關聯。在實際應用中，數字信息處理對電子測量與儀器有著非常重要的影響。將數字信號處理中涵蓋的理念和技術引入到電子測量與儀器中，有助于推動電子測量與儀器的發展。本文將探討數字信號處理對電子測量與儀器產生的影響。

　　關鍵詞：數字信號處理;電子測量;影響

　　1 電子測量與儀器

　　1.1 電子測量

　　測量作為一種手段，是人們對客觀世界不斷進行獲取相關數據并對其進行分析的過程。它能夠將信號特征、相關參數、系統特征等各方面進行測量。并且在對其進行測量這個過程中，人們將電子科學作為測量的基礎進行指導。通過使用電子技術主要方式和相關設備，使人們獲得想要的數據從而達到測量最終目的。在測量過程中，信號包含多個方面，如光、生物、機械等等。所以，電子測量是在各種領域都被廣泛利用。

　　1.2 電子測量儀器

　　多數情況下，電子儀器測量主要包括三個方面，首先，在測量時具備處理能力，包括放大、縮小、減弱、增強以及對濾波進行處理等;其次，在測量過程中能將被測量信號轉換為標準信號的能力;最后，能夠分別顯示測量結果的能力。目前，我們最常見幾種儀器分別是測量信號參數和特征的儀器、測量系統特點及參數的儀器。這兩種儀器所涉及的范圍與內容有所不同，前一種儀器是主要是對時域、頻域等進行測量，后一種儀器則是運用到各種信號源和多種特性的參數進行測量。

　　2 數字信號處理對電子測量與儀器產生的影響

　　2.1 對信號源性能的影響

　　信號源作為在進行電子測量過程中使用到的一種關鍵性測量儀器。目前，頻率合成技術作為高質量信號源應用最廣泛的一項技術。除了頻率合成技術之外，濾波也是數字信號處理處理的關鍵之一。晶振通過只提供自身所具備的特定頻率，不過在某些實際操作時候，也能提供變化的頻率，這就會顯露出晶振存在的特點。合成信號的出現能夠更好解決這個問題，通過保持基準頻率保持在同一水平上，從而提高信號源的性能。

　　2.2 對示波器的影響

　　對于模擬示波器的應用，僅僅能探測到觸發點以后的信號，而且是僅能在觸及到信號后，才能形成波形。與之相比，數字示波器使用更加方便且準確度高，得到的信號能夠及時存儲，并直觀的呈現到窗口上�；�于外差式頻譜分析儀進行數字化處理，就可以得到更加有效的實時頻譜分析儀，它可以實現數字化的處理，通過DSP實現對各個信號域的分析，進行頻域、時域以及調制域的不同顯示。此外，數字濾波式頻譜分析儀的優點較多，包括濾波性能強、穩定性好、攜帶方便、易于推廣應用等，發展潛力巨大。它可以有效地對多個頻率進行即時的檢測與處理，其他分析儀所難以實現。

　　2.3 對頻譜分析儀的影響

　　當人們對信號中各個頻率主要成分進行分析時，需要運用到頻譜分析儀，這就是在頻域測量中需要用到的關鍵儀器之一。頻譜分析儀不僅能夠擴大測量范圍，還能夠增加測量頻率，所以人們也稱之為射頻萬用表。在實際操作中，運用離散傅里葉算法和數字濾波技術等相關信號處理技術在頻譜分析中進行運用，能夠促進整個信號朝著數字化方向發展。目前，世界上大多數國家在這個領域已經取得很大成績�？焖俑道锶~變換式儀器與模擬式頻譜分析儀進行對比發現，快速傅里葉變換式分析儀在實際應用中經常會受到模數轉換的制約，其工作頻段相對較低。在掃描外差技術與快速傅里葉變化結束的有效結合形成的頻譜分析儀能夠拓寬整個頻譜分析范圍，從而提高頻譜分辨力、如果防止頻段遭受制約，則需運用到數字和模擬相融合的頻譜分析儀，這種分析儀具有很高性能。所以，數字處理技術的運用在很大程度上提升了頻譜分析儀的相關性能。

　　3 數字信號處理在電子測量領域的應用方向

　　3.1在信號源發生器中的應用

　　在電子測量領域，信號源是信號主要發出載體，根據目前電子測量領域測量內容，常見的信號發出特征主要集中在電平、波形以及頻率等幾個方面，測量工作需要通過對該部分電參數進行分析，完成特征量獲取。隨著技術發展，傳統電子測量方式精度、分析能力不斷下降，逐漸被數字信號處理技術所取代。數字信號處理技術通過與電子測量技術結合，能夠將測量對象的特征量數據分析作為主要測量工作內容，并在測量中獲取信號源發出的電子設備頻率、傳輸、振幅等內容。數字信號處理技術通過處理這些內容，可以實現頻率合成，完成濾波。結合以往工作經驗，數字信號處理后的濾波信號，能夠在測量信息后期處理當中提高定頻水平與準確度，避免出現波動缺陷等問題。

　　3.2在電壓測量當中的應用

　　由于含有電壓信息的電子設備應用十分廣泛，因此電子測量技術需要透過電壓測量與分析，對被測電子設備性能進行評判，例如發射機、接收機等電子設備，其內部電壓特性當中的場強信息、衰減信息等重要參數直接關系著設備使用狀況，因此電子測量應當重點考慮測量這些內容。隨著數字信號處理技術普及，目前電子測量儀器在開展電壓測量過程中，可以借助 A/D 轉換等方式完成交流電壓與直流電壓轉換和分析。在實際應用中，數字信號處理技術可通過轉換方式使交流電壓轉換為支流電壓，再借助模擬量連續變化分析，實現離散化統計。相比于傳統電子測量，數字信號處理技術能夠通過抽樣、量化、編碼等流程實現電壓測量和信息統計，提高電壓測量抗干擾性能。

　　3.3 在示波器中的應用

　　在初步定性測量上，示波器成為目前世界上最精密的定量測量儀器。在逐步實現數字化、半智能化同時，也出現多種類型，比如，處理數字儲存示波器、模擬和數字混合示波器、多處理數字儲存示波器等。不管哪種類型的示波器，能夠對性能進行明確的都是使用技術水平，并且技術與理論的相互扶持使其得到發展。理論知識在技術使用上起到指導作用，而技術則是在理論論證過程中逐步被證實。數字化相關采樣技術能夠讓示波器型性能得以提升，并且示波器的發展使采樣技術也得到相應提升。信號采集過程中，數字儲存示波器是根據奈奎斯特采樣相關理論進行采樣。因此，對于示波器而言，波形顯示需要適應顯示相關要求，通過改變掃描等方法對采樣速度及西寧改變。不過，在實際操作工程中，這種方式存在很大難度及問題。比如，低頻信號經常會出現采樣點冗余的現象，這樣會增加儲存成本;對于一些高頻信號采樣就會出現波形失真現象，這樣就導致采集到的采樣點太少。除上述幾點之外，內插技術也被廣泛應用，最常見的是正弦內插和線性內插。在信號發出之后掃面通常會出現鋸齒波。模擬示波器能夠提前檢測到信號波形，并將其收集到的信號儲存到采樣儲存器內，然后根據實際需求將儲存器儲存到的特定信號發送到顯示口，最終通過顯示口將整個信息顯示出來，這就是所謂的正延遲與負延遲的觸發。最后就能根據顯示的數據，對任何位置的波形進行觀測。在觀測過程中，如果要對觀測出發點之前的波形進行觀測就采用負延遲觸發，而對要觀測出發點之后的波形則要運用到正延遲觸發。

　　3.4 在頻譜分析儀中的應用

　　頻譜分析儀主要是被應用在頻域測量領域之中，運用頻譜分析儀既能夠擴大測量具體范圍，還能夠全面拓寬測量頻率。隨著現代數字信號處理技術發展，頻譜分析儀開始采用離散傅里葉算法進行數字濾波，這也使頻譜分析儀應用價值和信號處理能力得到了極大提高，使現代電子測量技術向數字化方向不斷發展，以時域測量分析為例，頻譜分析儀在測量分析當中，通過數字信號處理技術快速傅里葉變換策略，能夠突破模數轉換等一系列限制，拓寬了工作頻段。

　　結語

　　由上可知，數字信號處理對電子測量結果有明顯的影響，能夠增強信號源的可用性，提高電業測量的準確度和示波器的探測性能，對電力測量行業有一定的促進作用。——論文作者：田峰

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