發(fā)布時(shí)間：2020-10-26所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：數(shù)字信號(hào)處理和電子測(cè)量與儀器有密切關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字信息處理對(duì)電子測(cè)量與儀器有著非常重要的影響。將數(shù)字信號(hào)處理中涵蓋的理念和技術(shù)引入到電子測(cè)量與儀器中，有助于推動(dòng)電子測(cè)量與儀器的發(fā)展。本文將探討數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器產(chǎn)生
摘要：數(shù)字信號(hào)處理和電子測(cè)量與儀器有密切關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字信息處理對(duì)電子測(cè)量與儀器有著非常重要的影響。將數(shù)字信號(hào)處理中涵蓋的理念和技術(shù)引入到電子測(cè)量與儀器中，有助于推動(dòng)電子測(cè)量與儀器的發(fā)展。本文將探討數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器產(chǎn)生的影響。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理;電子測(cè)量;影響
1 電子測(cè)量與儀器
1.1 電子測(cè)量
測(cè)量作為一種手段，是人們對(duì)客觀世界不斷進(jìn)行獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行分析的過(guò)程。它能夠?qū)⑿盘?hào)特征、相關(guān)參數(shù)、系統(tǒng)特征等各方面進(jìn)行測(cè)量。并且在對(duì)其進(jìn)行測(cè)量這個(gè)過(guò)程中，人們將電子科學(xué)作為測(cè)量的基礎(chǔ)進(jìn)行指導(dǎo)。通過(guò)使用電子技術(shù)主要方式和相關(guān)設(shè)備，使人們獲得想要的數(shù)據(jù)從而達(dá)到測(cè)量最終目的。在測(cè)量過(guò)程中，信號(hào)包含多個(gè)方面，如光、生物、機(jī)械等等。所以，電子測(cè)量是在各種領(lǐng)域都被廣泛利用。
1.2 電子測(cè)量?jī)x器
多數(shù)情況下，電子儀器測(cè)量主要包括三個(gè)方面，首先，在測(cè)量時(shí)具備處理能力，包括放大、縮小、減弱、增強(qiáng)以及對(duì)濾波進(jìn)行處理等;其次，在測(cè)量過(guò)程中能將被測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的能力;最后，能夠分別顯示測(cè)量結(jié)果的能力。目前，我們最常見(jiàn)幾種儀器分別是測(cè)量信號(hào)參數(shù)和特征的儀器、測(cè)量系統(tǒng)特點(diǎn)及參數(shù)的儀器。這兩種儀器所涉及的范圍與內(nèi)容有所不同，前一種儀器是主要是對(duì)時(shí)域、頻域等進(jìn)行測(cè)量，后一種儀器則是運(yùn)用到各種信號(hào)源和多種特性的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。
2 數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量與儀器產(chǎn)生的影響
2.1 對(duì)信號(hào)源性能的影響
信號(hào)源作為在進(jìn)行電子測(cè)量過(guò)程中使用到的一種關(guān)鍵性測(cè)量?jī)x器。目前，頻率合成技術(shù)作為高質(zhì)量信號(hào)源應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)。除了頻率合成技術(shù)之外，濾波也是數(shù)字信號(hào)處理處理的關(guān)鍵之一。晶振通過(guò)只提供自身所具備的特定頻率，不過(guò)在某些實(shí)際操作時(shí)候，也能提供變化的頻率，這就會(huì)顯露出晶振存在的特點(diǎn)。合成信號(hào)的出現(xiàn)能夠更好解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)保持基準(zhǔn)頻率保持在同一水平上，從而提高信號(hào)源的性能。
2.2 對(duì)示波器的影響
對(duì)于模擬示波器的應(yīng)用，僅僅能探測(cè)到觸發(fā)點(diǎn)以后的信號(hào)，而且是僅能在觸及到信號(hào)后，才能形成波形。與之相比，數(shù)字示波器使用更加方便且準(zhǔn)確度高，得到的信號(hào)能夠及時(shí)存儲(chǔ)，并直觀的呈現(xiàn)到窗口上。基于外差式頻譜分析儀進(jìn)行數(shù)字化處理，就可以得到更加有效的實(shí)時(shí)頻譜分析儀，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的處理，通過(guò)DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)信號(hào)域的分析，進(jìn)行頻域、時(shí)域以及調(diào)制域的不同顯示。此外，數(shù)字濾波式頻譜分析儀的優(yōu)點(diǎn)較多，包括濾波性能強(qiáng)、穩(wěn)定性好、攜帶方便、易于推廣應(yīng)用等，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｋ梢杂行У貙?duì)多個(gè)頻率進(jìn)行即時(shí)的檢測(cè)與處理，其他分析儀所難以實(shí)現(xiàn)。
2.3 對(duì)頻譜分析儀的影響
當(dāng)人們對(duì)信號(hào)中各個(gè)頻率主要成分進(jìn)行分析時(shí)，需要運(yùn)用到頻譜分析儀，這就是在頻域測(cè)量中需要用到的關(guān)鍵儀器之一。頻譜分析儀不僅能夠擴(kuò)大測(cè)量范圍，還能夠增加測(cè)量頻率，所以人們也稱之為射頻萬(wàn)用表。在實(shí)際操作中，運(yùn)用離散傅里葉算法和數(shù)字濾波技術(shù)等相關(guān)信號(hào)處理技術(shù)在頻譜分析中進(jìn)行運(yùn)用，能夠促進(jìn)整個(gè)信號(hào)朝著數(shù)字化方向發(fā)展。目前，世界上大多數(shù)國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)取得很大成績(jī)。快速傅里葉變換式儀器與模擬式頻譜分析儀進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，快速傅里葉變換式分析儀在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)受到模數(shù)轉(zhuǎn)換的制約，其工作頻段相對(duì)較低。在掃描外差技術(shù)與快速傅里葉變化結(jié)束的有效結(jié)合形成的頻譜分析儀能夠拓寬整個(gè)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(yùn)用到數(shù)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(shù)字處理技術(shù)的運(yùn)用在很大程度上提升了頻譜分析儀的相關(guān)性能。
3 數(shù)字信號(hào)處理在電子測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用方向
3.1在信號(hào)源發(fā)生器中的應(yīng)用
在電子測(cè)量領(lǐng)域，信號(hào)源是信號(hào)主要發(fā)出載體，根據(jù)目前電子測(cè)量領(lǐng)域測(cè)量?jī)?nèi)容，常見(jiàn)的信號(hào)發(fā)出特征主要集中在電平、波形以及頻率等幾個(gè)方面，測(cè)量工作需要通過(guò)對(duì)該部分電參數(shù)進(jìn)行分析，完成特征量獲取。隨著技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)電子測(cè)量方式精度、分析能力不斷下降，逐漸被數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)所取代。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)通過(guò)與電子測(cè)量技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)y(cè)量對(duì)象的特征量數(shù)據(jù)分析作為主要測(cè)量工作內(nèi)容，并在測(cè)量中獲取信號(hào)源發(fā)出的電子設(shè)備頻率、傳輸、振幅等內(nèi)容。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)通過(guò)處理這些內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)頻率合成，完成濾波。結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)，數(shù)字信號(hào)處理后的濾波信號(hào)，能夠在測(cè)量信息后期處理當(dāng)中提高定頻水平與準(zhǔn)確度，避免出現(xiàn)波動(dòng)缺陷等問(wèn)題。
3.2在電壓測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用
由于含有電壓信息的電子設(shè)備應(yīng)用十分廣泛，因此電子測(cè)量技術(shù)需要透過(guò)電壓測(cè)量與分析，對(duì)被測(cè)電子設(shè)備性能進(jìn)行評(píng)判，例如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等電子設(shè)備，其內(nèi)部電壓特性當(dāng)中的場(chǎng)強(qiáng)信息、衰減信息等重要參數(shù)直接關(guān)系著設(shè)備使用狀況，因此電子測(cè)量應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮測(cè)量這些內(nèi)容。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)普及，目前電子測(cè)量?jī)x器在開(kāi)展電壓測(cè)量過(guò)程中，可以借助 A/D 轉(zhuǎn)換等方式完成交流電壓與直流電壓轉(zhuǎn)換和分析。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)可通過(guò)轉(zhuǎn)換方式使交流電壓轉(zhuǎn)換為支流電壓，再借助模擬量連續(xù)變化分析，實(shí)現(xiàn)離散化統(tǒng)計(jì)。相比于傳統(tǒng)電子測(cè)量，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)能夠通過(guò)抽樣、量化、編碼等流程實(shí)現(xiàn)電壓測(cè)量和信息統(tǒng)計(jì)，提高電壓測(cè)量抗干擾性能。
3.3 在示波器中的應(yīng)用
在初步定性測(cè)量上，示波器成為目前世界上最精密的定量測(cè)量?jī)x器。在逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、半智能化同時(shí)，也出現(xiàn)多種類型，比如，處理數(shù)字儲(chǔ)存示波器、模擬和數(shù)字混合示波器、多處理數(shù)字儲(chǔ)存示波器等。不管哪種類型的示波器，能夠?qū)π阅苓M(jìn)行明確的都是使用技術(shù)水平，并且技術(shù)與理論的相互扶持使其得到發(fā)展。理論知識(shí)在技術(shù)使用上起到指導(dǎo)作用，而技術(shù)則是在理論論證過(guò)程中逐步被證實(shí)。數(shù)字化相關(guān)采樣技術(shù)能夠讓示波器型性能得以提升，并且示波器的發(fā)展使采樣技術(shù)也得到相應(yīng)提升。信號(hào)采集過(guò)程中，數(shù)字儲(chǔ)存示波器是根據(jù)奈奎斯特采樣相關(guān)理論進(jìn)行采樣。因此，對(duì)于示波器而言，波形顯示需要適應(yīng)顯示相關(guān)要求，通過(guò)改變掃描等方法對(duì)采樣速度及西寧改變。不過(guò)，在實(shí)際操作工程中，這種方式存在很大難度及問(wèn)題。比如，低頻信號(hào)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)采樣點(diǎn)冗余的現(xiàn)象，這樣會(huì)增加儲(chǔ)存成本;對(duì)于一些高頻信號(hào)采樣就會(huì)出現(xiàn)波形失真現(xiàn)象，這樣就導(dǎo)致采集到的采樣點(diǎn)太少。除上述幾點(diǎn)之外，內(nèi)插技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，最常見(jiàn)的是正弦內(nèi)插和線性內(nèi)插。在信號(hào)發(fā)出之后掃面通常會(huì)出現(xiàn)鋸齒波。模擬示波器能夠提前檢測(cè)到信號(hào)波形，并將其收集到的信號(hào)儲(chǔ)存到采樣儲(chǔ)存器內(nèi)，然后根據(jù)實(shí)際需求將儲(chǔ)存器儲(chǔ)存到的特定信號(hào)發(fā)送到顯示口，最終通過(guò)顯示口將整個(gè)信息顯示出來(lái)，這就是所謂的正延遲與負(fù)延遲的觸發(fā)。最后就能根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)，對(duì)任何位置的波形進(jìn)行觀測(cè)。在觀測(cè)過(guò)程中，如果要對(duì)觀測(cè)出發(fā)點(diǎn)之前的波形進(jìn)行觀測(cè)就采用負(fù)延遲觸發(fā)，而對(duì)要觀測(cè)出發(fā)點(diǎn)之后的波形則要運(yùn)用到正延遲觸發(fā)。
3.4 在頻譜分析儀中的應(yīng)用
頻譜分析儀主要是被應(yīng)用在頻域測(cè)量領(lǐng)域之中，運(yùn)用頻譜分析儀既能夠擴(kuò)大測(cè)量具體范圍，還能夠全面拓寬測(cè)量頻率。隨著現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展，頻譜分析儀開(kāi)始采用離散傅里葉算法進(jìn)行數(shù)字濾波，這也使頻譜分析儀應(yīng)用價(jià)值和信號(hào)處理能力得到了極大提高，使現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)向數(shù)字化方向不斷發(fā)展，以時(shí)域測(cè)量分析為例，頻譜分析儀在測(cè)量分析當(dāng)中，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)快速傅里葉變換策略，能夠突破模數(shù)轉(zhuǎn)換等一系列限制，拓寬了工作頻段。
結(jié)語(yǔ)
由上可知，數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量結(jié)果有明顯的影響，能夠增強(qiáng)信號(hào)源的可用性，提高電業(yè)測(cè)量的準(zhǔn)確度和示波器的探測(cè)性能，對(duì)電力測(cè)量行業(yè)有一定的促進(jìn)作用。——論文作者：田峰
相關(guān)期刊推薦：《現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備》(雙月刊)創(chuàng)刊于1965年，由山東省機(jī)械設(shè)計(jì)研究院主辦。本刊立足山東區(qū)域制造業(yè)科技發(fā)展和創(chuàng)新體系建設(shè)，面向國(guó)內(nèi)外制造業(yè)領(lǐng)域;介紹與傳播現(xiàn)代國(guó)內(nèi)外制造技術(shù)與裝備的研究現(xiàn)狀、發(fā)展水平及其最新產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用;為國(guó)內(nèi)外廣大制造業(yè)科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)與現(xiàn)代制造技術(shù)與設(shè)備的各類用戶提供廣泛的合作與交流服務(wù);綜合設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)管理等多方面內(nèi)容，與大家一起探索新的制造技術(shù)和新的制造模式，探求現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備的發(fā)展與應(yīng)用。讀者對(duì)象為：制造業(yè)尤其是機(jī)械裝備制造行業(yè)的各級(jí)行業(yè)主管部門、行業(yè)協(xié)會(huì)，各企事業(yè)單位的工程技術(shù)人員、中高層經(jīng)營(yíng)管理人員，大專院校師生等。
