数字信号处理对电子测量仪器的影响解析

李林珍

太原航空仪表有限公司 山西 太原 030006

引言

数字信号处理技术具备精度高、效率快等优势。它能够允许以单个指令和数学计算的形式对信号传输的信息进行后处理和汇总。同时,数字信号处理技术能够高效执行目标语言的指令,已经被广泛应用于各个行业当中。由此可见,数字信号处理技术大幅度提高了电子测量工作的精确度,有效解决了传统测量工作的弊病,为测量工作带来了新的机遇和挑战。

一、电子测量与仪器

(一)电子测量。人们处于客观世界当中,测量则是在客观世界当中不断地获取信息数据,并进行整理与分析的一个过程。在这个过程当中,测量可以精准获得参数、信号、特征等相关数据。同时,以电子科学为引导,提高测量工作的有效性。依托电子技术的设备在测量当中的应用,可以让人们获得想要的数据,达到测量的目的。其中,信号的形式非常多样,例如机械、光、声音等,因而电子测量被广泛应用于各个行业当中,对于我国的各方面的发展有这一定的促进作用。

(二)电子测量仪器。一般而言,电子测量仪器的功能主要包含以下三点。第一,电子测量仪器具备处理功能。例如处理滤波、增强、减弱等。第二,电子测量仪器能够将被测量信号转化为标准信号,方便信号的分析与处理。第三,电子测量仪器能够更加直观地现实测量的结果。近些年来,我国各行业常用的电子测量仪器有两种,分别是测量信号参数和特征的仪器、测量系统特点以及参数的仪器。根据功能的不同,两者被使用的领域也有一定的差异。测量信号参数和特征的仪器主要用于频域、时域当中,而测量系统特点以及参数的仪器被用于各种信号源以及多特性的参数测量。

二、电子测量技术和仪器的重要性

一般而言,测量数据的准确性将会决定对现实描述的质量,这是由于测量数据能够反映现实,并以定量的模式表达出来,也就是我们所谓的对行为有效的值。在这样的背景下,测量工作当中逐渐渗透了电子测量技术以及工具,推动其进一步发展的基础上,有效改变了测量理念,使得数据具备一定的价值,提高数据的准确性和可靠性。测量数据具备了价值,就能够在各个行业当中充分发挥自身的作用,例如建筑工程、环境监测等领域,促进了我国社会经济的发展。其中,电子测量技仪器依托先进的测量技术,在整个过程当中有效利用了传感器技术、信号转换技术、信息技术等。也涉及到了很多新材料、新工艺的应用。同时,电子测量技术在发展的进城当中,主要以实测环境和应用产业为基础,呈现出了专业性、多样性的特点,对各行业也的发展都有所助益。此外,电子测量技术一定程度上也有效优化了配置,推动了技术变革,促进我国技术领域的进一步发展。

三、数字信号处理对电子测量及其仪器的影响

(一)提升信号源的性能。信号源是能够电子测量仪器产生作用的的重要仪器。当前的信号源由于利用了频率合成技术,质量好、效率高。在信号源当中,晶振是非常重要的环节之一,然而,在实践当中,晶振由于其自身特性无法提供相应的频率。为此,需要利用到数字信号处理技术,例如直接数字频率合成法、间接锁相式频率合成法等。数字信号处理技术的有效参与,能够让晶振提供更多的特定频率,提高晶振的有效性。此外,数字信号处理技术可以稳定信号的输出频率,提高输出信号的准确性,使其能够与基准频率同步。由此可见,数字信号处理技术能够大幅度提高信号源的有效性,该项技术应用于信号源当中是十分必要的。

(二)数字信号处理提升示波器性能。示波器经过多年的实践与发展,已经变成了当前较为精密的电子测量仪器。由于科学技术的发展,也逐渐趋向于智能化的发展。示波器的种类有很多,例如数字储存示波器、模拟与数字混合示波器等。这些示波器都有效应用了相关的理论与技术。其中,数字化的采样技术有效提升了示波器的性能,在此基础上,也提高了采样技术的有效性。数字储存示波器应用的是奈奎斯特采样相关理论,示波器自身具备相应的采样率,当信号波形出现时,能够通过改变扫描方式来改变采样速率。然而,在实践当中仍然存在一些问题:低频信号出现波形时,会出现采样点冗余的现象,进而会增加储存成本;高频信号出现波形时,则会出现波形失真的问题。以上两种现象会导致采样点过少。而数字信号处理技术当中的“抽取”、“内插”等功能就能够有效解决上述问题。在抽取功能当中,数字储存示波器则具备峰值点标定和防混叠失真的抽取器。此外,内插技术的类型也有很多,较为常用的是线性内插以及正弦内插。

(三)提升频谱分析仪的性能。频谱分析仪是频域测量工作中的重点仪器,其主要作用就是能够有效分析信号中各个频率的主要成分。频谱分析仪也被称为射频万用表,它能够提高测量频率、扩大测量范围。在实践当中,所应用的数字信号处理技术为离散傅里叶算法和数字滤波技术等,这些技术在频谱分析仪的那个中的有效运用,可以推动技术的数字化发展。从快速傅里叶变换式仪器与模拟式频谱分析仪的对比当中可以发现,模数转换会影响到快速傅里叶变换式分析仪的应用效果,最终导致其工作的频段很低。而将扫描外差技术应用于快速傅里叶变换技术当中,可以拓宽频谱分析仪的分析范围,提高频谱的分辨能力。

四、结束语

总而言之,我国科学技术的不断发展,推动了测量工作的发展与进步。尤其是数字信号处理技术的应用,对电子测量仪器的影响较为深刻,相关的数字信号处理技术对信号源的性能、示波器性能、频谱分析仪的性能都有着促进作用。此外,在数字信号处理技术的影响下,还可以推动测量信号数据的可视化发展。为此,需要强化数字信号处理技术与电子测量仪器之间关系的探究,从而方便人们的生产与生活。