孫福全 任知臨 姜鵬飛

摘 要：在科學(xué)技術(shù)的不斷推動(dòng)下人類逐步進(jìn)入“信息自動(dòng)化”時(shí)代，人類的日常生活已離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，社會(huì)中的各個(gè)行業(yè)都與它的發(fā)展息息相關(guān)。信號(hào)，亦稱為訊號(hào)，是運(yùn)載信息的載體，它被分為三種類型，如戰(zhàn)國(guó)時(shí)用烽煙傳遞消息給個(gè)諸侯的是光信號(hào)：我們說(shuō)話時(shí)傳遞的聲波，屬于聲信號(hào)：現(xiàn)在覆蓋全世界的無(wú)線電波，四通八達(dá)的電話則是電信號(hào)。信號(hào)處理是對(duì)各種類型的電信號(hào)進(jìn)行加工處理，從而獲得有益消息的一種過(guò)程，對(duì)模擬信號(hào)的處理稱為模擬信號(hào)處理，對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理稱為數(shù)字信號(hào)處理。而信號(hào)處理的本質(zhì)就是物理量的各種計(jì)算。比如相機(jī)cmos可以采集到光信號(hào)強(qiáng)度，然后對(duì)光信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換得到頻率數(shù)據(jù)，就是一種信號(hào)處理。這種技術(shù)對(duì)提高生活質(zhì)量，和生產(chǎn)效率產(chǎn)生了不可估量的重大影響。

關(guān)鍵詞：信號(hào)處理;電動(dòng)自動(dòng)化;測(cè)試系統(tǒng);設(shè)計(jì)

引言

作為信息化時(shí)代衍生物的電動(dòng)自動(dòng)化行業(yè)在當(dāng)代社會(huì)受到越來(lái)越多人的重視，被認(rèn)為是拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵性因素之一。

1信號(hào)處理過(guò)程

信號(hào)處理過(guò)程主要涉及到以下相關(guān)內(nèi)容：信號(hào)處理是以數(shù)字信號(hào)處理為中心而開(kāi)展的這是因?yàn)樾盘?hào)普遍可以用數(shù)字化形式來(lái)表示，而數(shù)字化的信號(hào)可以在電子計(jì)算機(jī)上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算或處理，這就表明不論是多復(fù)雜多變的計(jì)算，只要是數(shù)學(xué)上得以解決，那么信號(hào)處理也就迎刃而解了。隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)信號(hào)處理有了更為深入的理解和認(rèn)知，從之前單一的模擬信號(hào)處理，到現(xiàn)在的先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，用高效的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化器對(duì)其進(jìn)行信號(hào)處理還原為模擬信號(hào)的這一過(guò)程，分別稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）、數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）。需要數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)際應(yīng)用主要包括數(shù)據(jù)壓縮和音頻技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮三大步驟建模-量化-編碼，其中量化編碼屬于信息論的內(nèi)容，而壓縮數(shù)字信號(hào)的話，建模過(guò)程通常需要數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)了。比如時(shí)頻分析，預(yù)測(cè)，變換等等。可以說(shuō)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)存儲(chǔ)了大量醫(yī)學(xué)信號(hào)數(shù)據(jù)。

2智能可重構(gòu)多芯光纖空分復(fù)用通信與光信號(hào)處理

智能可重構(gòu)多芯光纖空分復(fù)用通信與光信號(hào)處理相關(guān)內(nèi)容如下文所示：隨著光纖通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們對(duì)通信容量需求的不斷增長(zhǎng)，以多芯光纖（MCF）為代表的空分復(fù)用（SDM）傳輸技術(shù)在長(zhǎng)距離相干傳輸網(wǎng)絡(luò)和短距離光接入網(wǎng)中都得到了廣泛應(yīng)用，大大提升了系統(tǒng)的傳輸容量。而隨著SDM傳輸系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們對(duì)SDM網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。為了能夠靈活實(shí)現(xiàn)各種不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供更加豐富而又個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，SDM技術(shù)需要能夠?qū)崿F(xiàn)智能可重構(gòu)的空間信道間的信號(hào)耦合和切換，從而在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能可重構(gòu)的光通信與信號(hào)處理功能。以MCF為例，為了實(shí)現(xiàn)在MCF芯間的信號(hào)耦合和切換，支持空間維度上的單播、多播和組播等網(wǎng)絡(luò)功能，現(xiàn)有的解決方案一般可歸納為3類。第1類為空間耦合方案，利用微機(jī)械空間振鏡，實(shí)現(xiàn)7芯光纖間的芯間路由功能。第2類為片上集成方案，通過(guò)在片上構(gòu)建7×7馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x（MZI）矩陣實(shí)現(xiàn)了硅基光子集成化的7芯光纖芯間功率交換，這種方案雖然集成度高，但其控制系統(tǒng)和耦合系統(tǒng)都極為復(fù)雜，同時(shí)成本更高。第3類為全光纖方案，通過(guò)壓電陶瓷在MCF中引入彎曲聲場(chǎng)，利用光纖聲光效應(yīng)形成的動(dòng)態(tài)光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)芯間信號(hào)耦合。在4芯光纖中刻寫(xiě)長(zhǎng)周期光柵實(shí)現(xiàn)芯間光功率耦合，并搭建了200Gbit/s的單波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)，證明芯間信號(hào)交換的可行性。但是所刻LPG的帶寬較窄，僅能實(shí)現(xiàn)單波長(zhǎng)芯間信號(hào)耦合和交換，沒(méi)有充分利用MCF大帶寬的傳輸特性。相較于前2類方案，全光纖方案更易實(shí)現(xiàn)高效耦合，并且成本較低。

3基于懸絲法的螺線管磁軸測(cè)量信號(hào)處理技術(shù)

螺線管線圈是直線感應(yīng)加速器中大量使用的關(guān)鍵部件，其性能直接影響強(qiáng)流電子束束流的傳輸效果及束流的聚焦效果，因此需要對(duì)其磁軸的分布及偏離進(jìn)行高精度的檢測(cè)與測(cè)量。在螺線管線圈的磁軸測(cè)量技術(shù)中，脈沖懸絲法相比其他測(cè)量方法具有較多的優(yōu)點(diǎn)，是目前一種非常有效且一直被普遍采用的測(cè)量方法，獲得了廣泛的應(yīng)用。在過(guò)去，由于懸絲振動(dòng)的位置測(cè)量系統(tǒng)中均普遍地采用了基于單純信號(hào)放大的原理，無(wú)論具體采用何種測(cè)量線路，從未脫離過(guò)這一原理，導(dǎo)致測(cè)量系統(tǒng)的安裝與調(diào)試存在一定的不便性及不準(zhǔn)確性，性能不足也導(dǎo)致磁軸測(cè)量信號(hào)中的偏移與傾斜信號(hào)始終耦合在一起;同時(shí)由于磁軸的有效測(cè)量信號(hào)是疊加在大幅度的振動(dòng)信號(hào)之上的一個(gè)較小幅度的信號(hào)，即有效測(cè)量信號(hào)幅度較小，采用上述測(cè)量原理的線路無(wú)法獲得足夠幅度的有效測(cè)量信號(hào)，給后續(xù)信號(hào)處理帶來(lái)一定的困難，對(duì)測(cè)量精度造成較嚴(yán)重的影響。通過(guò)對(duì)基于懸絲法的磁軸測(cè)量技術(shù)的基本原理及原有探測(cè)器信號(hào)處理線路的分析，提出了一種基于消除高偏置水平的信號(hào)處理線路原理，單純地對(duì)懸絲振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)電流進(jìn)行變換處理，消除了原線路工作點(diǎn)的變化與信號(hào)電流變化耦合在一起對(duì)測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生影響的關(guān)鍵問(wèn)題;同時(shí)，為了提高測(cè)量系統(tǒng)抗外界干擾信號(hào)的能力，采用了高精度恒流驅(qū)動(dòng)形式對(duì)探測(cè)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，另一方面，為了降低探測(cè)器工作點(diǎn)變化對(duì)輸出信號(hào)電流的影響，采用了虛擬地接入方式對(duì)探測(cè)器的輸出端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)與信號(hào)提取，在確保探測(cè)器工作點(diǎn)不變的情況下獲得比較純粹的懸絲振動(dòng)位置信號(hào)用于螺線管線圈的磁軸信號(hào)處理，在很大程度上消除了原來(lái)測(cè)量信號(hào)中的低頻基線傾斜及起伏對(duì)測(cè)量信號(hào)的影響，使磁軸測(cè)量信號(hào)中的偏移與傾斜信號(hào)更加容易分離，提高了測(cè)量信號(hào)的分辨能力，進(jìn)而提高了測(cè)量精度。

4數(shù)字信號(hào)處理分析

數(shù)字信號(hào)處理是指用數(shù)字序列或符號(hào)序列代表信號(hào)，并運(yùn)用數(shù)字計(jì)算方式處理這些序列，以此將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榉闲枨蟮男问健，F(xiàn)階段，最常見(jiàn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)有頻譜分析、數(shù)字濾波、信號(hào)識(shí)別等。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技水平的提高，有關(guān)數(shù)字信號(hào)處理的探索越發(fā)深入，其在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)及電子技術(shù)快速發(fā)展中，信號(hào)的數(shù)字處理技術(shù)逐漸成為科研工作和工程技術(shù)關(guān)注的焦點(diǎn)，在取代傳統(tǒng)模擬信號(hào)處理技術(shù)的同時(shí)，得到了各個(gè)領(lǐng)域的充分利用。

結(jié)語(yǔ)

綜上，為滿足社會(huì)不斷增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求，我們需要將傳統(tǒng)與現(xiàn)代科技相結(jié)合，發(fā)揮人類聰明才智，對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行多樣化技術(shù)創(chuàng)新，保證行業(yè)發(fā)展的可靠穩(wěn)定與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮進(jìn)步。希望通過(guò)本文的分析研究，給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

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