多通道信号采集分析系统的研究中DSP技术的应用

多通道信号采集分析系统的研究中DSP技术的应用

郑元元韩亮杨筱卉党艳娜

电子工程研究所陕西西安710100

摘要：DSP技术能够实现高速率信号的采集，较适用于现实算法。当前，信号采集分析系统的应用背景逐渐复杂，而在这种环境下，要实现多通道信号的采集分析，就需要利用DSP技术，来提高数据处理能力，确保数据的采集、传输、管理质量。

关键词：多通道信号采集分析系统;研究;DSP技术;应用

1.前言

当前，随着科学技术的飞速发展，以及微电子制造水平的不断提升，信号采集分析系统的性能被提出了更高的要求。而道信号采集通道也逐渐有单通道发展为多通道、双通道。而DSP技术指的是数字信号处理技术，主要通过信息提取、数学技巧执行转换，来对现实信号进行处理。将DSP技术应用于多通道信号采集分析系统中，可以更好的满足信号采集系统对核心微控制处理器的要求，并提升其分辨率、精确度，进而对数据实现高效采集、实时处理及传输、管理等。

2.多通道信号采集分析系统功能分析

信号采集主要是指对位移、压力、流量以及温度等模拟数据量进行采集后，通过转化为数字量形式，由计算机对其进行处理、存储、显示。可以说，信号采集系统是一种由计算机控制的巡回检测以及多路信号自动检测，并可对采样数据予以处理、分析，从检测数据中获取有用信息，以供显示、描述、记录。当前，随着信息技术的不断发展，信号采集分析系统在各个领域中得到了广泛的应用。通常来说，传感器获取到的采集信息，通过输出信号的转换，成为计算机可识别的信号，再由计算机对其进行处理，进而得出有用的数据信息，以完成整个信号的采集任务。

信号采集分析系统不仅包括单一通道系统，还包括多通道、双通道信号采集分析系统。而多通道的信号采集分析系统能够对海量信息进行高效处理，其数据处理质量较为显著。在多通道的信号采集分析系统中，主要由信号输入通道、数据采样存储、数据处理、数据传输、数据显示五个模块构成[1]。其中，输入通道主要对被测对象的采集数据进行转换，而数据存储只要是将采集到的相关数据存储起来，进而建立数据库，对其进行调用、管理；数据处理则是对采集到的原始数据进行无关信息、干扰噪音的删除，进而提取出重要的数据信息，以便对其进行检索、统计分析；在数据传输中，可将采集到的数据恢复为原始的物理形态，通过输出设备进行数据的传输；而数据显示则是结合采集到的数据形式，通过适当的方式显示出来。

3.信号采集分析系统现状研究

无论是生产实践研究，还是应用研究，信号采集、处理均是较大的难点。近些年来，我国的微电子制造水平得到了不断的提升，而数据分析理论也得到了进一步的完善，对于信号采集系统的性能改进、研究均取得了一定的成就。当前，在现代检测系统、控制系统的复杂性不断提高下，数据信号的采集模块也被提出了更高、更新的要求。在多种控制系统中，均要求采用过个通道来对信号进行高速采集、高效处理[2]。若是依旧沿用传统的单通道信号采集分析系统，就无法对数据进行实施、高效的处理，且采样的频率、精度以及分辨率均无法得到保障。而单片机也无法满足当前高精度、高效率的信号采集、处理要求，不能实现FFT及数字滤波等处理算法。

4.DSP技术在多通道信号采集分析系统中的应用

4.1DSP技术的应有优势

DSP技术具有较强的适应性、灵活性，且稳定性能良好。其作用主要是通过对数据进行提取、转换，成为计算机可识别的形式。最早的数字处理技术主要采用的是模拟处理，因此，对于参数的修改极为困难，且模拟器敏感度较低，不能对周边环境进行高效的数据采集。而随着技术的革新，逐渐使用二值逻辑进行数字信号的处理，该种技术具有较强的稳定性，能够适应周边环境，并能够利用软件来进行参数的调整，不会由于变化而致使电路逻辑翻转。同时，在集成电路上，其集成度较高，处理能力也较强，能够进行数字滤波，进而有效剔除信号干扰，提取重要信号，并将分离的多信息碎片依据某一形式更好的结合在一起，实现信息的高效处理。DSP技术的广泛应用，有效满足了信号采集分析系统对于核心微控制处理器方面的要求。另外，DSP技术主要采用哈佛总线结构，其数据与程序均具有独立存储的空间，可以同时对程序、数据予以寻址，能够在指令上实现多级流水线操作。同时，DSP技术利用特殊数学运算指令，能够实现乘法累加器等常规数字处理运算，与单片机相比较，精确度更高，且指令的执行速度较快，能够有效提升数据处理能力，较适用于实时数字信号的处理。

4.2DSP技术的实际应用

（1）短波通信。在短波通信中，多通道信号采集中的DSP技术主要体现于信道扫描、信道探测、音频信号处理以及自适应呼叫、静态信号传输等方面。其中，DSP技术在短波通信上，主要通过对前端信号的模拟采集、处理，并对中频信号予以数字处理，之后输出数字量化基带信号、音频信号以及AGC控制信号。其中，音频信号能够直接提供给相关的终端用户。AGC控制信号则提供给相关的终端设备，进而避免由于模拟信息量化后出现的噪音，并将信号反映至模拟前端放大器信号的数字量以及增益基带信号中，以便更好的分析频谱、波形[3]。

（2）图形图像。在图形图形的多通道信号采集处理中，利用DSP技术可以对图像进行压缩，并对气象云图、月球表面等予以分析，研究宇宙星体的构造。同时，还可以结合图像处理特征，来对图像予以识别、重建、压缩以及编码、分割等。

（3）侧量仪器。将DSP技术运用于在侧量仪器、测量仪表中，并通过多通道信号采集处理，能够有效提升产品的性能，并确保测量仪器的精准度，进而在信号处理过程中，有效拓展内部资源，大大简化仪表、仪器的硬件。

（4）其他领域。在多通道信号采集分析运用中，利用DSP技术，还能够使应用范围得到大大拓展。其中，包括语言识别、语言理解、语言合成等，并将其MPEG与高速通信技术实现连接，以便更好的进行音频、视频的转换，结合用户喜好，拓展其应用功能。

5.结束语

总之，在微电子制造水平的不断提升下，要实现信号的高效采集、分析，就需要利用DSP技术，来对数据信息进行高效处理，以便更好的满足核心微控制处理器的应用要求，实现数据的高效采集、分析。

参考文献

[1]黄帅,程良伦.基于OMAP-L138平台多通道手持频谱分析仪研究[J].电子设计工程,2014,11:130-133.

[2]马雪.基于FPGA嵌入式设计的水声信号采集系统[J].舰船电子工程,2017,03:135-139.

[3]黄宇星.电力系统数据采集及处理中运用DSP技术的分析[J].通讯世界,2017,05:191-192.