仪器仪表信号处理技术概述
什么是仪器仪表信号？
仪器仪表信号指的是通过各种传感器、探测器等设备检测到的物理量，如温度、压力、流量、电流等，通常以电气形式输出。这些信号可以是模拟的，也可以是数字的，它们在工业自动化控制系统中起着至关重要的作用。
模拟和数字信号的区别
模拟信号是一种连续波形，其幅值随时间变化，可以表示任何连续范围内的信息。而数字信号则是由离散水平组成，表示为0和1，这些级别按照一定规律排列来编码数据。模拟信号易于被人眼识别，但难以进行长距离传输，而数字信号适合于远距离、高速度传输，但需要较多的采样点才能恢复原来的波形。
信号 Conditioning 的重要性
在实际应用中，直接从传感器上获取到的原始信号往往不适合直接输入到控制系统中，因为它们可能受到噪声干扰或尺度不一致的问题。这时就需要对这些原始数据进行预处理，即Signal Conditioning，以去除噪声、放大弱势部分或减小强势部分，并将其转换为标准化格式，使之能够准确无误地反映真实情况。
信道隔离与多路复用技术
在现代通信领域，为了提高效率和节省资源，有必要采用多个独立通道共享同一个物理介质这一概念，即多路复用（Multiplexing）。常见的一种方法是频分复用（Frequency Division Multiplexing），它将不同频率段用于不同的用户，从而实现了资源共享。此外，在某些情况下，还需要使用隔离技术如光耦pler或者电磁屏蔽，以防止相邻通道之间的干扰影响数据正确性。
数字化过程中的采样定理与Nyquist速率
采样定理规定，只要采样率超过二倍时钟频率，即能完全重建出原来的波形。然而，由于实际操作中会存在一些失真，因此在工程实践中通常会选择比这个理论值高出一定比例，比如八倍以上作为最小要求。在高速电子设备设计中，这意味着必须确保采集速度足够快，不仅要考虑到数据本身所需精度，还要考虑到环境因素可能带来的额外挑战，如脉冲延迟或者其他形式的人工或自然噪声干扰。
