Общие принципы цифровой обработки сигналов

Одним из основных направлений развития приборостроения является все более

широкое использование цифровых методов представления, хранения, передачи и обработ-

ки информации. Данные методы позволяют не только повысить метрологические показа-

тели по сравнению с аналоговыми приборами, но и максимально автоматизировать про-

цесс измерения и обработки.

Цифровая обработка сигналов (ЦОС), в том числе и измерительной информации,

имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами:

· хорошая стабильность и воспроизводимость;

· отсутствие таких дестабилизирующих факторов, присущих аналоговым устройствам

как температурный и временной дрейф, разброс параметров, воздействие наводок и

помех;

· гибкость - возможность программной реализации алгоритмов обработки измеритель-

ной информации и изменение параметров аппаратуры;

· возможность создание адаптивных систем с перестраиваемой структурой;

· простота настройки и повышение метрологических характеристик без использования

трудоемких и прецизионных операций (подгонка образцовых резисторов).

Цифровая обработка сигналов позволяет выполнять в принципе любое формально

описываемое преобразование сигнала по сколь угодно сложному алгоритму со сколь

угодно большой степенью точности. Существует несколько типичных задач решаемых, с

помощью ЦОС в измерительных приборах.

· фильтрация сигнала;

· его масштабирование;

· сжатие (компрессия) измерительных сигналов;

· дискретное преобразование Фурье;

· преобразования спектра сигнала;

· определение сложных функциональных зависимостей, аппроксимация функцией дан-

ного вида;

· синтез нелинейных передаточных функций;

· статистический анализ полученных результатов.

Чтобы выполнить цифровую обработку необходимо предварительно преобразовать

аналоговый сигнал на входе в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразова-

теля (АЦП). Обратное преобразование на выходе цифрового сигнала в аналоговый вид

выполняется с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП).

Алгоритмы цифровой обработки сигналов могут реализовываться как в устройст-

вах на жесткой логике, в том числе и на программируемых логических интегральных схе-

мах (ПЛИС), так и в устройствах с программной логикой – универсальных либо специали-

зированных микропроцессорах и микроконтроллерах, а также в универсальных компью-

терах.