1.1 现代电子信息系统的基本组成

一个完整的现代电子信息系统一般包括信息的获得、转换、显示、处理及执行等几个部分。该系统的原理框图如图1-1所示。

图1-1 现代电子信息系统的原理框图

传感器用于从被测对象获取有用的信息，它是一种能感应被测参量功能的转换元件（或装置），能将光、磁、热、力、超声、气体、射线和酶等物理学、化学、光学、生物学等的待测量转换成与之有对应关系或容易精确处理的电量和其他形式的信号。对于一个测量任务来说，第一步是能够（有效地）从被测对象中获得能用于测量的信息，因此传感器在整个现代电子信息系统中的作用十分重要。对于不同的被测物理量，需要采用不同的传感器。例如，在测量物体的振动时，可以采用磁电式传感器，将物体振动的位移或振动速度通过电磁感应原理转换成电压变化量。

从传感器出来的信号往往具有光、机、电等多种形式，而且混杂有各种有害的干扰和噪声。信号调理就是指对从传感器所输出的信号做转换、匹配、放大、滤波、隔离、屏蔽、储存、重放、调制解调、模拟和数字计算等进一步的加工和处理，最终希望获取能便于传输、显示和记录，以及可做进一步后续处理的信号。例如，若传感器为电参量式的，即被测信号的变化引起传感器的电阻、电感或电容等参数的变化，传感器的输出为电路参数R、L、C，则通过基本转换电路可以将其转换为容易测量的电量（如电压、电流或电荷等）。如果被测模拟量需要通过计算机处理，则必须把模拟量转化为相应的数字量，此工作由模数（A/D）转换电路来完成。如果需要推动控制系统的执行元件或模拟显示、记录仪器，则要将计算机处理输出的数字信号转换成模拟信号，即进行必要的数模（D/A）转换，此工作由数模转换电路来完成。

常用的显示方式有三种：模拟显示、数字显示和图形显示。模拟显示就是利用表头指针的偏转角度的大小来显示读数，常用的有毫伏表、毫安表、微安表等指示器。数字显示是指用数字形式来显示读数，实际上常用的有数字电压表、数字电流表或数字频率计等。图形显示是指通过屏幕显示读数或被测参数变化的曲线。在测量过程中，有时不仅需要读出被测参数的数值，还需要了解它的变化过程，特别是动态过程的变化。动态过程的变化根本无法用显示仪表指示，因此需要将信号送至记录仪进行自动记录。常用的自动记录仪有笔式记录仪（如电平记录仪、x-y函数记录仪等）、光线示波器、磁带记录仪、电传打字机等。对于动态信号的测量过程，有时需要对测得的信号数值加以分析和数据处理，如对复杂波形进行频谱分析和运算。属于信号处理的仪器有频谱分析仪、波形分析仪、实时信号分析仪、快速傅里叶变换仪、逻辑分析仪等。

智能处理器在现代电子信息系统中的应用，使得测量系统产生了极大的飞跃，极大地提高了系统的信息处理能力。例如，计算机数据采集系统、智能数据采集系统及虚拟设备技术等，都是计算机技术在测量系统中应用的结果。测量数据的微型计算机处理，不仅可以用来对信号进行分析、判断、推理，产生控制量，还可以用数字、图表显示测量结果。如果在微机中采用多媒体技术，则可以使测量结果的显示更逼真。数据显示和记录是指将经信号调理部分处理过的信号用便于人们观察和分析的介质和手段进行记录或显示。