数字信号处理对电子测量与仪器的影响研究

李航 赵娟娟

摘要：电子测量仪器是通过集成的传感技术、仪器仪表技术实现外界信号到电信号转换的测量仪器。电子测量仪器是测量工作最为先进的设备，目前我国对数字信息化的重视也有了很大的提高，这就从根本的角度上决定了数字信息化在我国的应用范围。文章研究了电子测量仪器和数字信号处理的关系，并提出电子测量的重要性，在此基础上分析了数字信号处理技术信号发生器、示波器、频谱分析仪等电子测量设备中的作用，研究了数字信号处理是如何促进电子测量仪器性能的提高。

关键词：数字信号处理;电子测量仪器;性能;影响

电子测量系统的重要性在于它解决了从对象的自然属性转移到数字信号，在理论上来说就是通过数字计算的方法对相应的信息进行合理的收集和识别加工，使得信息可以达到一定使用目的的过程。测量结果的有效性和实时性需要再次进行测量，自然事物的测量是定量的表述事物属性的关键。综上所述，电子测量具有重要意义。

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。

1.1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，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。

1.2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。借助于该实例可以發现，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测量与仪器的相关影响

2.1数字信号处理提升信号源性能

信号源是发生器中电子测量中的一种关键的测量仪器，目前频率合成技术是高质量信号源中广泛运用的一种技术。除此之外，滤波是数字信号处理中的关键内容。晶振通常性只可以提供其自身具备的特定频率，不过在有些时候的实际操作中可以提供能够变化的频率，因此就导致了晶振存在的特点逐渐显露出来。合成信号源不仅克服了“晶振”只提供特定频率的缺点，而且还把输出信号的频率稳定度和准确度提高到与基准频率相同的水平。显然，数字信号处理技术提高了信号源的性能。

2.2数字信号处理提升示波器性能

示波器在初的定性测量上发展成为了目前的精密定量测量电子仪器，并且逐渐的数字化以及半智能化。示波器有很多种，其中具体包含了处理数字储存示波器，多处理数字储存示波器以及模拟和数字混合示波器等等。不过不管是哪种示波器，对其性能进行明确的都是使用的技术水平，技术和理论知识相辅相成共同发展。理论知识是技术的指导，而技术在实践中让理论能够被证实。数字化相关的采样技术让示波器性能有了很大的提升，并且示波器的发展也让采样技术有了相应的提高。数字存储示波器在进行信号采集是需要遵守奈奎斯特采样相关的理论，因此对一个示波器而言具有相关的采样率，在波形显示时要适应显示的要求，能够经过改变扫描办法对采样速率进行改变。不过在实际使用过程中存在着一些难度，其中依旧有一些问题。比如对于低频信号就会有采样点冗余的现象，采样点冗余会让储存成本增加。不过对一些高频信号而言就会有波形失真的现象，这是因为采样点太少。在对这些问题数字信号的处理中，抽取和内插技术能够对数字储存示波器中存在的问题进行解决。峰值点标定和防治混叠失真的抽取器均是数字储存示波器专门进行抽取的。

模拟示波器只能观测触发点以后的信号波形，这是因为只有触发信号出现后才产生扫描锯齿波的缘故。而在数字存储示波器中，被观测的信号波形是先存储在采样存储器中，然后可根据需要将采样存储器中的某部分信号波形送至显示窗口。这样就可以自由地改变触发点的位置，实现所谓正沿迟触发和负延迟触发;用正延迟可以观测触发点以后的信号波形，用负延迟可以观测触发点以前的信号波形。

2.3数字信号处理提升频谱分析仪性能

在对信号中的各个频率的成分进行分析的时候，就要运用到频谱分析仪，其是在频域测量中十分关键的仪器，不但测量的范围广并且其测量的幅度也很大，所以被称之为射频万用表。把数字滤波技术和离散傅里叶算法等相关的数字信号处理技术运用到频谱分析仪器中，促使其能够朝着数字化的方向发展，目前已经在这个领域中获取了很大的成绩。和模拟式频谱分析仪相较，快速傅里叶变换式的分析仪能够进行实施的检测与分析，不过在实际运用过程中经常会因为模数转换的制约，因此工作的频段比较低。要想频段不会遭到制约以及实施测量，则就能够运用模拟和数字相融合的频谱分析仪，这种分析仪有着很高的性能。所以，数字信号处理技术在一定程度上提升了频谱分析仪的相关性能。

2.4对电压测量工作的影响

电压测量作为一种最常用的测量方式。它包含电参数和非电量，最基本的原理则是首先把其转变成直流电压，然后再对其采取测量。当前该种测量已经达到了数字化水平。如此便使得相关测量器具，例如电压表等稳定性等性能有了极大程度的提高，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压测量工作也有着一定的促进作用。

三、结语

人类社会的生存和发展少不了测量工作，测量在现代社会中的地位不言而喻，在人类的生存活动中，测量也是最根本、不可缺少的实践活动。电子测量是实现数字化、数据化、信息化的必要手段，数字信号处理技术可以更新目前的电子测量设备，促进测量设备性能的提高。多种信号处理技术集成到电子测量设备中将丰富电子设备的测量功能，优化测量效率和品质，提高测量设备的智能化、集成化。

参考文献

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