数字信号处理对电子仪器测量的影响研究

2017-03-10李冰冰

淮北职业技术学院学报 2017年3期

关键词：示波器信号处理分析仪

李冰冰

(淮北职业技术学院机电工程系，安徽淮北 235000)

数字信号处理对电子仪器测量的影响研究

李冰冰

(淮北职业技术学院机电工程系，安徽淮北 235000)

数字信号处理是电子仪器测量工作中的一个重要组成部分，电子测量仪器是测量工作最为先进的设备，如何通过数字信号的处理来加强电子测量仪器的使用效果，便成了现阶段相关研究人员所面临的一个重要问题。在此就数字信号处理对电子仪器测量的影响进行了分析，归纳了数字信号处理在现实测量中的作用。

数字信号处理；电子测量；仪器

数字信号处理(DSP)技术的工作原理是通过计算机或者其它仪器来对信号进行全面处理，也就是借助于数字计算的方式来对相应数字信息进行合理的识别加工，然后使得这些数字信息能够达到一定使用目的的过程。现阶段各个领域进行测量时，多采用电子测量技术来进行，而在这一过程中配上数字信号处理技术，能够使得其测量结果变得更加有效。

一、电子测量的重要性

在各种生产活动中，测量都占据着非常重要的位置，并能够促进人类社会的进一步发展。运用数字信号处理可使现有的电子测量技术得到进一步优化，并能够增加测量的精准度与有效性，因此说数字信号处理在电子测量过程中起着至关重要的作用。

1.测量的作用

首先，运用测量，能让社会中一些抽象事物的描述更加具象化。如在生产制造行业中，如果想对某一产品进行批量制造，生产企业就需充分了解该产品在生产过程中的各项参数，而这些参数就是对该产品测量结果的具体应用。

其次，测量能够使得生产活动的行为得到进一步规范，比如在制造机械零件的过程中对该零件的各项参数进行了提前测量，帮助工作人员清晰的了解到该零件的具体形状以及尺寸等固定参数，这样就可以使得每一个生产环节的工作步骤都能够得到有效落实。

2.数字信号处理的意义

随着测量技术的不断发展，电子测量仪器也在测量工作中得到了广泛应用。一般情况下，运用电子测量仪器来进行物体的测量工作时，其测量结果都会借助于电信号的方式来进行表示，这就会使得测量人员难以对其进行度数，也就无法对该物体的测量结果进行有效的处理与分析。

运用数字信号处理则可以将测量结果中的电信号转变为数学信号，或者将其表现为工作人员可以识别的信号相关工作人员对这些测量结果可以进行直接的分析，并为其后续工作的进行提供了一定的便利性。比如在对直流电压进行测量时，就需要先对其测量结果进行数模转换，在无法得到具体直流电压的情况下，还需要对其进行交流-直流的转换，最后在进行数字转换，这样才能够取得一个准确的测量结果。借助于该实例可以发现，数字信号处理能够使得测量过程中的一些复杂问题得以简化，并能够有效减少测量过程中各种因素对于测量结果所产生的影响。

二、数字信号处理对电子仪器测量的影响

1.对信号源的影响

信号源作为一种非常重要的电子测量仪器，通过会采用频率合成技术来进行物体的测量。但是不管运用了直接数字频率合成法，还是应用了间接锁相式频率合成法，信号源都需要使用低通波滤器来进行工作，而滤波则是数字信息处理中的一项重要内容。因此通过信号源的合成能够有效克服晶振只提供某一特定频率的问题，还能够进一步提升输出信号其频率的稳定程度与准确程度，并将其提升至于基准频率相同的高度。这也就表明了运用数字信号处理技术，可以使得信号源的实用性能得到进一步的提升。

2.对电业测量工作的影响

电业测量是测量中常见的一种工作，并且涵盖了电参数以及非电量等测量工作。电业测量的测量机理是先将测量转化为直流电压，然后再对该直流电压进行测量。在现阶段的测量过程中电业测量工作已经被数字化，但在其测量过程中依旧存在着两个核心问题：一是在面对能够直接得到的直流电压时，就可以直接进行模/数的转换，另一种则是需要先去进行交直流的转换，然后再进行模/数的转换。电压表就是运用了取样以及量化的数字电子仪表之一。运用数字信号技术，能够使得电压表在测量的精准度、测量的氛围以及抗干扰能力方面都得到一定程度的提升，因此说数字信号技术对于电业测量工作也有着一定的促进作用。

3.对示波器的影响

示波器现阶段已经呈现为数字化与半智能化的状态，并且从刚开始的定性测量逐渐转变为精密定位测量，影响着示波器的测量性能。运用数字化的采样技术可提升示波器的性能，而示波器测量精度的发展，也会促进数字采样技术的提升，两者具有相辅相成作用。示波器进行实时采样，并可对单次非周期信号进行观测，能够使得自身的等效宽带达到110GHz这一程度。

运用模拟示波器进行测量时，只能观测触发点之后的信号波形，而且只有在信号被触发之后，才会产生扫描锯齿波。但运用数字存储示波器进行测量时，观测到的信号可直接存储，并可以将其显示到窗口上面，可自由的改变触发点的位置，实现了正延迟触发以及负延迟触发，完成了触发前后的信号波形精确监测。

实时频谱分析仪是在扫频外差式频谱分析仪的基础上进行数字化以及多功能化改进的成果，并能够将频谱分析仪之中带有滤波器的输出信号加入到模/数转换器中进行数字化转化，并能够借用专门的DSP进行信息处理，从而完成不同信号域的分析，这样就可以实现频域显示、时域显示以及调制域显示。

数字滤波式频谱分析仪拥有者滤波特性强、可靠性强、重量轻以及可大规模发展等诸多优点，这也使得其成为了一种具有良好发展潜力的构架方式。运用FFT式频谱分析仪，能够对各频率成分进行实时的测量与分析，这也是模拟式频谱分析仪无法比拟的优点。但是FFT频谱分析仪会受到模/数转换器的限制，使得其工作频段无法更高。兼顾到频段以及实时测量这两者的要求，就使得一种模拟与数字相结合的频谱分析仪成为了现阶段频谱分析仪器的最高水平。