数字信号处理对电子测量仪器的影响分析

吴玉春

（西安航空学院，陕西 西安 710007）

数字信号处理对电子测量仪器的影响分析

吴玉春

（西安航空学院，陕西 西安 710007）

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，数字信号的水平可以促进电子测量仪器测量性能的提高。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。

数字信号处理；电子测量仪器；性能；影响

数字信号处理时通过计算机强大的数据计算和处理功能，对采集的信息进行数值计算和处理，获取数据内部的规律，从而做出估算、识别等处理的过程。随着计算机技术的发展，数字信号处理成为信息的提取和应用的关键技术，是将外界信号转化为数字信号的一个关键过程。测量是从客观环境中获取对象的数据信息，按照标准的测量规则，来测定对象的尺寸参数、物理特性等方面的参数。自然界的信息通过信号的方式被数据采集卡采集到，信号包括尺寸、光信号、电系统等。测量涵盖的范围很广，电子测量仪器是一种通过电子技术进行数据采集和信号处理来实现测量的仪器。电子测量的好坏直接影响了后期的数据能否进行正确的处理和加工，而数字信号处理的好坏是保证测量结果得到使用和分析的关键。数字信号处理的程度水平促进了电子测量仪器的更新，高水平的信息处理能力可以促进电子测量仪器性能的进步。

1 电子测量的重要性

电子测量设计的领域主要是电子电工技术、传感技术、数字信号处理技术、仪器仪表技术。电子测量主要是通过传感器作为数据信号采集卡，通过数据线或者无线网路进行数据传输，在计算机上进行数据信号的处理和输出，输出的信号经过处理和调制，可以对测量对象的属性做出描述，或者对测量对象的状态做出评价和预测。信息的获取就是电子测量的任务，而数字信号处理就是对采集的信号进行处理的过程。电子测量仪器具有几项基本功能：将测量对象的自然信号转化成为数字信号；通过滤波、衰减等操作对信号进行预处理；测量结果的动态显示。电子测量仪包括测量信号特性与参数的测量仪和测量系统特性的测量仪这两种，数据信号、随机信号、时域和频域测量都是属于测量信号特性，信号发生器、模拟数字电路、电子元件等都属于测量系统特性的测量仪。

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，并提供了测量对象特征的处理对象的数字。测量对象包括自然界中的任何事物，对某一个对象进行测量主要是通过对比和比较，考察其他事物的属性。在自然界中的光、热、力、声、电等均可以作为测量的目标，对一个事物进行测量主要考察这几方面的性质。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。

2 数字信号处理提高了测量仪器的性能

（1）信号发生器。信号发生器是产生设定信号的电子仪表，利用频率合成技术促进了信号发生器质量的提高。通常采用直接数字频率合成方法的低通信号处理技术，和间接锁相式合成信号处理技术。合成信号处理技术促进了输出信号的稳定性和准确性提高，几乎保持了与基准信号相同的水平。所以数字信号处理技术的提高促进了信号发生器性能的稳定和使用范围。

（2）示波器与模拟示波器。示波器可以测量电子电路中的微量信号，并动态的实现在工作平面上，示波器的工作特性很大程度上取决于采样技术。数字化的采样和处理技术保证了示波器的采样质量，从而可以为测量人员提供准确稳定的测量波形图，指导后续数据处理等工作。采样技术包括实时采样、非实时采样、顺序采样、随机采样等，扩展了示波器的工作范围。模拟示波器可以根据实验测量要求，自由的改变波形信号和触发点的位置，输出较为理想的波形。

（3）频谱分析仪。频谱分析仪主要应用于频域测量领域，分析数字信号的频域特性的一种电子测量仪器。频谱分析仪采用的数字信号处理技术有高斯滤波、离散傅里叶变换、拉普拉斯变换、快速傅里叶变换等。高斯滤波的频谱分析仪促进了电子测量设备的小质量和高可靠性，快速傅里叶变换可以模拟信号处理，实现了信号的实时测量与分析。另外扫描外差技术和快速傅里叶变换技术结合的频谱分析仪拓宽了频谱分析的范围，提高了频率分辨力。实时频谱分析仪通过带通滤波的输出信号与A/D转换实现数字化，可以分析、调制和信号显

3 结语

电子测量是一种实现数字化、数据化、信息化的必要手段，电子测量仪器是实现电子测量的必要装置。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。

［1］刘明亮，朱江淼.数字信号处理对电子测量与仪器的影响研究［J］.电子测量与仪器学报，2014，（10）：1041-1046.

［2］曲传海.数字信号处理对电子测量与仪器的影响研究［J］.科技、经济、市场，2016，（4）：207-207.

［3］薛亚峰.数字信号处理对电子测量与仪器的影响探究［J］.黑龙江科技信息，2016，（18）：81-81.

Analysis of the Influence of Digital Signal Processing on Electronic Measuring Instruments

WU Yu-chun

（Xi'an Aviation College，Xi'an，Shaanxi 710007，China）

Electronicmeasuringinstrumentisameasuringinstrumenttotransformtheoutsidesignaltoelectricalsignalthrough the sensor technology and instrumentation technology integration.The digital signal level can improve the measurement performance of electronic measuring instruments.This paper studies the relationship between electronic measuring instruments and digital signal processing，andputsforwardtheimportanceofelectronicmeasurement，aswellasanalyzestheapplicationofdigitalsignalprocessing technologysignal generator，oscilloscope，spectrum analyzer and other electronic measuring equipment and studies how to promote theperformanceofelectronicmeasuringinstrumentsbydigitalsignalprocessing.

digitalsignalprocessing；electronicmeasuringinstruments；performance；influence

TN911.72

A

2095-980X（2017）01-0070-01

2017-01-13

吴玉春（1983-），男，河北衡水人，硕士，讲师，主要研究方向：信息检测与信号处理。