朱展樞

（汕尾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 汕尾 516600）

0 引言

信息本身不具備傳輸?shù)饶芰?，需要通過信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，因此，信號(hào)處理工作至關(guān)重要。數(shù)字信號(hào)處理是一門新的學(xué)科，在多年發(fā)展中歷經(jīng)變化。測(cè)量主要是人們對(duì)客觀事物定量分析從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的過程。電子測(cè)量是基于電子科學(xué)原理，借助電子技術(shù)設(shè)備，對(duì)信號(hào)參數(shù)等進(jìn)行測(cè)量。

1 電子測(cè)量的意義分析

1.1 測(cè)量的應(yīng)用

測(cè)量能使一些抽象的事物變得具體化，如在產(chǎn)品生產(chǎn)中，要實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，需要掌握產(chǎn)品不同目標(biāo)的相關(guān)參數(shù)，此時(shí)就需要運(yùn)用到測(cè)量技術(shù)[1]。測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，還能在一定程度上提升產(chǎn)品生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，加快制度化建設(shè)。產(chǎn)品零部件生產(chǎn)的過程中，運(yùn)用電子測(cè)量技術(shù)，可以準(zhǔn)確測(cè)量零部件的相關(guān)參數(shù)信息，這與人工測(cè)量技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，能為生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提升生產(chǎn)效率。

1.2 數(shù)字信號(hào)處理

生產(chǎn)發(fā)展中，對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確度要求越來越高，加上技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，電子測(cè)量技術(shù)的深入運(yùn)用，根據(jù)其發(fā)展原理，在電子測(cè)量工作完成后，通過電信號(hào)的形式輸出得到的數(shù)值，但這種結(jié)果無(wú)法被人工讀取，難以快速分析應(yīng)用測(cè)量的結(jié)果[2]。此時(shí)可以采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，將得到的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)或者是更容易辨別的形式，方便人們分辨，工作人員也能快速分析最終得到的測(cè)量結(jié)果，為后續(xù)工作的開展提供依據(jù)。例如在電壓測(cè)量中，信號(hào)轉(zhuǎn)換的使用頻繁，如果測(cè)量直流電，會(huì)實(shí)現(xiàn)從交流到直流的轉(zhuǎn)換，最后再通過數(shù)字轉(zhuǎn)換，獲得比較準(zhǔn)確的數(shù)字結(jié)果[3]。在實(shí)例分析中，可以了解到數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在測(cè)量中的應(yīng)用，降低其他因素對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性的干擾。

2 數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子測(cè)量帶來的影響

2.1 信號(hào)源

在生產(chǎn)中生產(chǎn)源的使用頻率較高，主要是應(yīng)用頻率的合成手段完成處理，但是信號(hào)合成技術(shù)的運(yùn)用中，要用到低通濾波，這是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。因此，信號(hào)源技術(shù)的運(yùn)用，能高效避免晶振只能提供某項(xiàng)特殊頻率的缺陷，還能很大程度上提升信號(hào)的穩(wěn)定性，從而最終確保數(shù)值的準(zhǔn)確性，故應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理能提升信號(hào)源測(cè)試的性能。

2.2 電業(yè)測(cè)量

這是當(dāng)前相對(duì)比較常見的測(cè)量工作，涉及相關(guān)的電參數(shù)和多項(xiàng)測(cè)量工作，在具體操作中，主要是先將信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流信號(hào)，然后再開展測(cè)量工作。在多年發(fā)展中，電業(yè)測(cè)量也逐漸實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化發(fā)展，在這個(gè)發(fā)展過程中，數(shù)字信號(hào)技術(shù)的深入運(yùn)用，能提升數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確度，并提升其抗信號(hào)干擾的能力[5]。因此數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)帶來的影響較大，能提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.3 示波器

對(duì)模擬示波器的應(yīng)用，只能探測(cè)觸發(fā)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)，且僅僅接觸到信號(hào)之后才形成波形。數(shù)字示波器的使用，其準(zhǔn)確率更高，且能對(duì)所得到的信號(hào)進(jìn)行儲(chǔ)存，在窗口上直觀地呈現(xiàn)出來。從外差式頻道對(duì)數(shù)字化處理進(jìn)行分析，能得到較為有效的實(shí)時(shí)頻譜分析數(shù)據(jù)，不僅僅能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理，還能實(shí)現(xiàn)各信號(hào)域的分析，最后分別顯示出不同的頻域、時(shí)域等。除此之外，數(shù)字濾波式頻譜分析儀具有良好的發(fā)展前景，濾波穩(wěn)定性好，性能強(qiáng)，且方便攜帶，易于推廣等，具有較大的發(fā)展?jié)摿6]。在具體的應(yīng)用中，能對(duì)多個(gè)頻率實(shí)行即時(shí)的檢測(cè)處理，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是實(shí)際應(yīng)用過程中也會(huì)受到不同因素的制約，工作范圍內(nèi)其頻段不能達(dá)到更高。

2.4 頻譜分析儀

主要是應(yīng)用在頻域測(cè)量中，對(duì)數(shù)字信號(hào)頻域的特性進(jìn)行分析，是常見的電子測(cè)量?jī)x器。頻譜分析儀采用的是數(shù)字處理技術(shù)，包括高斯濾波、拉普拉斯變換等。其中，高斯濾波頻譜分析能提升電子測(cè)量設(shè)備的可靠性，而快速傅里葉變換，則能對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行變換處理，確保實(shí)時(shí)測(cè)量和分析信號(hào)，將掃描外差技術(shù)與此項(xiàng)技術(shù)集合，能有效拓展頻譜分析儀的應(yīng)用范圍，不斷提升頻率的分辨力。還可實(shí)時(shí)頻譜分析，對(duì)帶通濾波輸出的信號(hào)和A/D轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并能分析、顯示信號(hào)信息。

2.5 實(shí)時(shí)頻譜分析儀

在掃頻外差頻譜儀的基礎(chǔ)上，增添了數(shù)字化、多功能化等功能，在數(shù)字化轉(zhuǎn)換過程中，增加了專門的數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)其加以處理，從而完成對(duì)不同信號(hào)域的分析。實(shí)現(xiàn)頻域、調(diào)制域和時(shí)域不同顯示。

2.6 混合域示波器

主要是將算法轉(zhuǎn)化、技術(shù)融合和系統(tǒng)集成等有效結(jié)合，除了具備頻譜分析儀功能，還采用了專門的DSP芯片，加上數(shù)字信號(hào)處理算法等，能實(shí)現(xiàn)在時(shí)域和頻域相關(guān)系統(tǒng)級(jí)的觀測(cè)，從而能尋找噪聲和元器件的狀態(tài)。當(dāng)前推出的混合域示波器，具有頻率計(jì)、頻譜分析儀、邏輯分析儀等不同的功能。

3 數(shù)字信號(hào)處理在電子測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用探討

3.1 在電業(yè)測(cè)量中的應(yīng)用

電業(yè)測(cè)量的原理，簡(jiǎn)單講主要是將測(cè)量電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量工作[7]。當(dāng)前電業(yè)測(cè)量發(fā)展中其數(shù)字化程度越來越深，數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的過程中，也有重要的問題需要處理。第一個(gè)主要問題是交流電壓、直流電壓轉(zhuǎn)換之后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，另一個(gè)問題則是在直流電壓基礎(chǔ)上，直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。但是這兩種轉(zhuǎn)換方式中，A/D轉(zhuǎn)換需要量化和取樣處理，這些都是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中相對(duì)基礎(chǔ)性的環(huán)節(jié)。實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要將兩者應(yīng)用到電壓表上，這樣能有效提升電壓表的測(cè)量準(zhǔn)確度，也能提升其應(yīng)用范圍，信號(hào)抗干擾能力等。

3.2 在示波器中的應(yīng)用分析

這主要是將顯示的結(jié)果以波形的形式呈現(xiàn)的電子測(cè)量?jī)x器，被測(cè)信號(hào)需要將電子束打在對(duì)應(yīng)的熒光物質(zhì)上，從而在屏幕上顯示對(duì)應(yīng)的圖像，相關(guān)人員可以通過呈現(xiàn)出來的圖像進(jìn)行分析解讀。如果使用常規(guī)的電量，示波器能呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的顯示，包括頻率、峰值、電壓電流等，但是在遇到特殊的電量之后，必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，借助示波器進(jìn)行測(cè)量，對(duì)對(duì)應(yīng)的相位差和幅度加以調(diào)整，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。示波器是比較常見的電子測(cè)量?jī)x器，具體應(yīng)用中需要參照相應(yīng)的規(guī)范，按照要求進(jìn)行操作，否則測(cè)量結(jié)果容易出現(xiàn)誤差。一般情況下，示波器設(shè)備顯示出來的圖像，能準(zhǔn)確描述被測(cè)量的信號(hào)。電示波器中數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用具體分析為：

將示波器設(shè)備看作是一個(gè)完整的信息系統(tǒng)，則可以得到對(duì)應(yīng)的關(guān)系式：

s（t）是我們需要測(cè)量和觀察的信號(hào)，s0（t）主要是示波器顯示的對(duì)應(yīng)的波形，*則是運(yùn)算符號(hào)，h（t）指的是輸入的信號(hào)源。要確保工作人員觀察的信號(hào)和最終顯示出來的信號(hào)吻合度比較高，則需要確保示波器輸入機(jī)箱能滿足對(duì)應(yīng)的迪拉克函數(shù)。只有滿足這一要求時(shí)，s0(t)和s（t）才能對(duì)等，再結(jié)合相關(guān)理論研究，如果這一關(guān)系域里，示波器的寬帶需要無(wú)限大，但是在實(shí)際工作中，條件無(wú)法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，示波器在使用中還會(huì)受到寬帶的影響，估算過程中，要使用方根原則，被測(cè)量的信號(hào)即高斯信號(hào)，方根原則能否成立，高斯信號(hào)是關(guān)鍵所在，高斯信號(hào)在實(shí)際應(yīng)用過程中相對(duì)比較少，也會(huì)帶來高斯信號(hào)和示波器之間容易出現(xiàn)較大的誤差。如何減少和避免誤差，可以采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中的反卷積技術(shù)?？梢缘玫揭韵玛P(guān)系式：

1/*指的就是反卷積計(jì)算，這種關(guān)系式中，能有效縮小誤差，具有一定的理論基礎(chǔ)，但是在傳統(tǒng)發(fā)展中其應(yīng)用范圍并不廣闊。當(dāng)前信息技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)技術(shù)的具體應(yīng)用，在項(xiàng)目測(cè)量中發(fā)揮著重要的作用，也拓寬了電子測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用范圍。

如果使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并輸入到相對(duì)應(yīng)的示波器中，如果將輸出的信號(hào)設(shè)定成s（k），一般情況下，能準(zhǔn)確地計(jì)算出示波器對(duì)信號(hào)的離散型算式h（k），對(duì)離散型算式存儲(chǔ)中，還要增加信號(hào)重構(gòu)的反卷積算法，此種情況下，無(wú)論什么標(biāo)準(zhǔn)的示波器，最終的信號(hào)是否會(huì)存在失真現(xiàn)象，則需要根據(jù)當(dāng)前現(xiàn)有的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，最后才能得到想要的信號(hào)，最終減少示波器對(duì)電量信號(hào)觀測(cè)結(jié)果的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著信息技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量技術(shù)也迅速發(fā)展，電子測(cè)量?jī)x器是測(cè)量中的先進(jìn)儀器，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用，能更新當(dāng)前的電子測(cè)量相關(guān)設(shè)備，提升測(cè)量設(shè)備的整體性能，促進(jìn)測(cè)量設(shè)備的智能化、集成化和信息化水平。