17、信号处理：从传感器到结果展示的全流程解析

信号处理：从传感器到结果展示的全流程解析

1. 信号流与设备功能

信号处理的核心任务是依据特定算法或程序，从一个或多个输入变量中获取输出变量。以振动测量为例，振动传感器输出的电信号，需经过一系列处理步骤，才能转换为用于数据呈现的输出变量。

信号流涵盖了从传感器到结果显示的整个过程。在这个过程中，输入信号首先从机械量转换为可处理的信号。部分信号处理功能也可集成在振动传感器内部，如IEPE传感器。信号的输入和输出接口为信号的传输提供了便利，随后会进行线性和非线性信号处理以及数据呈现。

设备功能是指测量设备中各处理步骤的具体实现，通常以功能块的形式进行划分。以下是信号处理方法的分类表格：
| 块 | 线性信号处理 | 非线性信号处理 | 数据呈现 |
| — | — | — | — |
| 设备功能 | 频率带限制、加权频率滤波、标准化、带通滤波、傅里叶变换 | 测量值检测、时间加权平均、统计分析 | 显示、图形记录、数值表达、语音输出 |

线性信号处理遵循叠加原理，即多个信号叠加的结果不受叠加顺序的影响。例如，两个正弦信号先叠加再放大，与先放大再叠加的结果相同。而非线性信号处理则不满足这一条件，如对两个正弦信号进行峰值检测，单独处理和混合处理得到的峰值可能不同。非线性信号处理主要用于有针对性的数据缩减，以便基于少量特征或评估变量解读测量结果。

如今，线性和非线性信号处理大多采用数字形式。然而，绝大多数振动传感器输出的是模拟信号，因此需要进行模拟 - 数字转换（A/D转换）。在数字信号处理中，大部分信号处理算法由软件实现。

2. 测量放大器

测量放大器连接在传感器和后续信号