1.1 現代電子信息系統的基本組成

一個完整的現代電子信息系統一般包括信息的獲得、轉換、顯示、處理及執行等幾個部分。該系統的原理框圖如圖1-1所示。

圖1-1 現代電子信息系統的原理框圖

傳感器用于從被測對象獲取有用的信息，它是一種能感應被測參量功能的轉換元件（或裝置），能將光、磁、熱、力、超聲、氣體、射線和酶等物理學、化學、光學、生物學等的待測量轉換成與之有對應關系或容易精確處理的電量和其他形式的信號。對于一個測量任務來說，第一步是能夠（有效地）從被測對象中獲得能用于測量的信息，因此傳感器在整個現代電子信息系統中的作用十分重要。對于不同的被測物理量，需要采用不同的傳感器。例如，在測量物體的振動時，可以采用磁電式傳感器，將物體振動的位移或振動速度通過電磁感應原理轉換成電壓變化量。

從傳感器出來的信號往往具有光、機、電等多種形式，而且混雜有各種有害的干擾和噪聲。信號調理就是指對從傳感器所輸出的信號做轉換、匹配、放大、濾波、隔離、屏蔽、儲存、重放、調制解調、模擬和數字計算等進一步的加工和處理，最終希望獲取能便于傳輸、顯示和記錄，以及可做進一步后續處理的信號。例如，若傳感器為電參量式的，即被測信號的變化引起傳感器的電阻、電感或電容等參數的變化，傳感器的輸出為電路參數R、L、C，則通過基本轉換電路可以將其轉換為容易測量的電量（如電壓、電流或電荷等）。如果被測模擬量需要通過計算機處理，則必須把模擬量轉化為相應的數字量，此工作由模數（A/D）轉換電路來完成。如果需要推動控制系統的執行元件或模擬顯示、記錄儀器，則要將計算機處理輸出的數字信號轉換成模擬信號，即進行必要的數模（D/A）轉換，此工作由數模轉換電路來完成。

常用的顯示方式有三種：模擬顯示、數字顯示和圖形顯示。模擬顯示就是利用表頭指針的偏轉角度的大小來顯示讀數，常用的有毫伏表、毫安表、微安表等指示器。數字顯示是指用數字形式來顯示讀數，實際上常用的有數字電壓表、數字電流表或數字頻率計等。圖形顯示是指通過屏幕顯示讀數或被測參數變化的曲線。在測量過程中，有時不僅需要讀出被測參數的數值，還需要了解它的變化過程，特別是動態過程的變化。動態過程的變化根本無法用顯示儀表指示，因此需要將信號送至記錄儀進行自動記錄。常用的自動記錄儀有筆式記錄儀（如電平記錄儀、x-y函數記錄儀等）、光線示波器、磁帶記錄儀、電傳打字機等。對于動態信號的測量過程，有時需要對測得的信號數值加以分析和數據處理，如對復雜波形進行頻譜分析和運算。屬于信號處理的儀器有頻譜分析儀、波形分析儀、實時信號分析儀、快速傅里葉變換儀、邏輯分析儀等。

智能處理器在現代電子信息系統中的應用，使得測量系統產生了極大的飛躍，極大地提高了系統的信息處理能力。例如，計算機數據采集系統、智能數據采集系統及虛擬設備技術等，都是計算機技術在測量系統中應用的結果。測量數據的微型計算機處理，不僅可以用來對信號進行分析、判斷、推理，產生控制量，還可以用數字、圖表顯示測量結果。如果在微機中采用多媒體技術，則可以使測量結果的顯示更逼真。數據顯示和記錄是指將經信號調理部分處理過的信號用便于人們觀察和分析的介質和手段進行記錄或顯示。