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电子测量仪器的原理

  一般电子测量仪器的技术基础是微电子技术、数字信号处理(DSP)技术和计算机技术。它的演变和发展从总体上看沿两条主线展开，一是从所采用的技术上看，经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器的发展过程;二是从仪器结构(可扩展性)和实现形式上看，经历了单台仪器、模块化仪器和虚拟仪器的发展过程。但无论仪器*终如何发展，任何一台仪器测量系统都包括下面三个作用模块：信号采集模块(包括传感器电路、信号调理电路)、信号分析和处理模块、结果表达和输出模块。

  针对不同的测量对象，测量仪器的传感器的形式也不同，但各传感器的作用都是相同的，即把自然界的模拟量(信号)转换成电信号(电压或电流);信号变换和调理电路对来自传感器的电信号进行放大、衰减、变换(包括变频、检波等)、滤波以及调整到适合于模拟数字转化的状态。在可以预见的未来，各种传感器、放大器、变换器还是模拟器件，传感器是关键，它决定了仪器的应用范围;模拟数字转换器和信号变换调理电路共同决定仪器频带宽度和测量精度，当然模拟数字转换的作用更为关键。

  信号处理部分的数字化、软件化是仪器发展的必然选择，也是虚拟仪器(VI)的发展基础。数字信号处理(DSP)技术的应用，大大拓展了仪器的作用，仪器作用大小更多地取决于仪器的数字信号处理能力。另外高速模拟数字转换器(ADC)也是决定未来测试仪器、特别是电子测试仪器发展方向的重要因素，目前高速ADC的采集带宽已开始进入微波波段。

  信号数字处理的实现途径主要有两种：一种是基于数字信号处理器(DSP)的形式，一种是基于微处理器(或单片机)的形式。采用数字信号处理(DSP)或者是微处理器(MCU)结构要针对不同的测量对象而定。通常，DSP主要针对运算复杂，实时性要求高、但程序不太大，任务相对单一的场合：如频谱分析仪，信号分析仪等。微处理器主要针对运算复杂，需要大量的数据和程序存储器，实时性要求适中，需要对测量数据进行复杂的分析和处理的场合上：如逻辑分析仪，网络分析仪，生化分析仪等。

  仪器在形式上不断翻新，从独立仪器、基于PC的卡式仪器、到基于VXI、CPCI、PXI模块化的虚拟仪器，层出不穷，但其关键技术都是相通的。目前制约我国仪器发展行业发展的关键技术，主要是对高速、高精度模拟数字转换器(A/D)、数字模拟转换器(D/A)、数字信号处理(DSP)技术开发能力不足。A/D、D/A、DSP即是电子仪器的关键技术，也是通用技术，这几项技术在电子仪器中的应用，必然带动电子仪器的性能指标的突破。