论数字信号处理对电子测量与仪器的影响

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[摘 要]数字信号处理是当前使用电子仪器进行测量工作的重要组成组成部分，可以说，测量是人类社会发展过程中必不可少的一项工作，而电子仪器则是测量工作发展至今最为先进的设备如何才能够通过数字信号处理加强电子测量仪器的使用效果成为了当前函待解决的问题本文便将对数字信号处理技术对电子测量与仪器的影响进行分析，并提出一些意见与建议。

[关键词]数字信号 电子测量仪器 电子仪器

中图分类号：TN911.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0154-01

引言

数字信号处理，顾名思义就是通过计算机等设备将收集到的信息信号进行处理加工以及分析的过程。数字信号处理的原则就是将某一类型的信号转换为数字信号，因为计算机等设备所擅长处理的就是数字内容。人类想要发展，社会想要进步，势必要获取外界的信息，信息作为与外界互动的主要介质，如何将之转换为我们所能接受的形式成为了重点，此时，数字信号处理的出现为我们解决了这一难题。可见，信号传递和数字信号处理对当前的经济社会发展具有深远影响。

1 数字信号处理的重要意义

随着经济和社会的蓬勃发展，社会生产力有了长足的进步，在人类的各项生产活动中，测量工作占据着重要的地位，而进行测量工作的电子仪器在数字信号处理技术的应用下，各项社会实践活动能够更加顺畅的完成。

1.1 测量的作用

测量在生产实践中占据着重要的地位，将抽象事物具象化是测量的主要内涵，尤其是针对生产制造领域，一个产品想要批量生产，各项的参数信息必不可少，获取这些信息就就是测量的工作。另外，测量能够促使生产活动规范化，同样是多应用于制造业，零件生产出来之后，必然要进行检查，通过一系列数据来对所生产的产品进行评估，以判定其是否符合生产标准。最后，测量能够将生产过程中的各个环节统筹管理，在进行生产实践工作时，如果己经提前对零件的各项参数进行测量，工作人员便可以清楚的认识到零件的形状、尺寸等固定参数这样便可以知道工作人员的具体生产制造工作，确定每一个生产环节的实施步骤。

1.2 数字信号处理的重要意义

电子仪器是进行测量工作的主要工具，随着测量技术的不断发展，对电子仪器的要求也就越来越高，目前多数的电子测量仪器都是通过电信号的形式传递测量结果的，度数的难度较大，更不要说进行分析处理了。而有了数字信号处理技术的，就能解决这一难题，针对测量仪器的数字信号处理，其主要内容是将将电信号转换为熟悉信号，然后通过数字信号对信息进行分析，后续工作才能够进行。例如用电子仪器进行直流电压测量时，也可以先进行交直转换，在进行数字转换，数字信号利用对测量过程的改变以简化测量中复杂的问题，并且减少测量中各种因素对测量结果产生的影响。

2 数字信号处理技术对示波器使用的重要影响

示波器是较为常见的一种电子设备，其能够通过波形的形式将所要测量的信号显示出来，被测信号通过电子束打在荧光屏上，显示的图像有助于测量人员的分析与解读，电流、电压、频率等都能通过示波器进行显示，此外，一些较为特殊的信号也能够在示波器上显示出来，诸如调幅度、相位差的显示也常常出现在示波器的应用范围内。但是，示波器所显示出的图形的准确性如何呢？

为更好的研究这一问题，我们假设示波器为一个显性系统，这样我们就的除了如下的关系式：

S0（t）=s（t）*h（t） 式1

该式中，S0（t）是我们在示波器中所看到的波形，而s（t）使我们所需要测量的信号，h（t）是输入信号，“*”为卷积运算。为了加强示波器所显示波形与理想波形的契合度，所输入的信号需要满足狄拉克函数：

h（t）=δ（t） 式2

上式成立才能保证S0（t）与s（t）相等，只有示波器的带宽趋于无穷时上式才能够成立，但这显然是一个伪命题。在示波器的使用过程中，测量人员常常会受到3dB带宽的影响，假设示波器观测到的20MHZ信号的图形带宽为3dB，这时我们便可以得出如下的关系式：

s（r）=sin2π*107t+sin2π*2*107t 式3

为便于计算明我们将示波器的放大系数调整为1，代入式3中的关系式变成了如下：

S0=sin2π*107t +0.707sin2π*2*107t 式4

转换之后可以明显看出该信号已经失真，如果我们使用数字式存储示波器进行观测，所面临的问题更加复杂。

首先，在估算信号前沿的上升时间时，观测人员往往使用方根准则，但是唯有所测信号为为高斯信号，且示波器具有高斯系统们才可以用方根准则。同时，对于示波器阶跃响应上升时间的估算也是如此一般来说，在进行电信号观测的过程中，所进行测定的信号很少有高斯信号，示波器与高斯系统之间有着较大的差异如果强行按照这种方式进行估计，那么难免会出现较大的误差，其次，一旦我们需要通过观测示波器来确定示波器的阶跃响应，就必须将示波器的带宽和信号特征考虑进去，我们可以根据研究结果确定CR放大器的3dB带宽的转换成绩为0.35，而高斯系统的3dB带宽以及其阶跃响应上升时间的乘积为0.345。一般来说，我们可以将示波器看作是高斯系统，那么转换系数也便可以确定为0.35和0.345。由此我们便可以看出，想要使用示波器进行信号进行观测，则必须对转换系数进行一定的更正。

由上文的分析可知，示波器也可能存在误差。在我们今后的测量工作中，为避免误差的产生，可以运用数字信号处理的反卷积技术，利用该原理对式1进行转换，得出如下关系式：

s（t）= S0（t） （l/*）h（t） 式5

利用数字信号处理技术便可以使之正式运用到工程实践项目的操作中。假设我们使用了一个标准信号输入到数字存储示波器中，并将输入信号设为S（k），这样我们便可以计算出示波器对信号发生相应的离散型算式h（k）如果将这个离散算式进行储存，并且加存一个信号重构的反卷积算法，这样我们便可以得出结论：无论我们所使用的示波器是否达到观测的标准、信号是否为失真信号，我们都可以根据现有的信号进行重构以得出我们所需要使用到信号这样，进行电量信号的观测便无需再受到示波器的限制。

3 结论

经济社会的进步离不开测量工作的参与，测量是生产实践活动的重要内容，而电子测量技术与电子测量仪器则是当前测量工作所使用的高级手段，为实现测量工作的精确化提供了重要保障，通过上文我们可以看出，数字信号处理对于提高电子测量效果以及电子测量仪器的使用有着非常重要的作用，甚至会能够让电子仪器测量的性能提高至原效果的数倍以上虽然当前该种方式仍然存在这一定的问题，但这也为我们的研究提出了更加丰富的思路，让我们可以进一步在科学的高峰上继续攀登。

参考文献

[1]程佩青.数字信号处理教程[M].3版.北京：清华大学出版社，2010.

[2]刘明亮，郭云.数字信号处理基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.

[3]蒋焕文，孙续.电子测量[M].3版.北京：中国计量出版社，2008.