测量信号的处理包括信号调理、数模转换（A/D）和模数转换（D/A），是现代测试系统不可或缺的重要环节，被测物理量经传感器后的输出信号通常是很微弱的或者是非电压信号，如电阻、电容、电感或电荷、电流等电参量，这些微弱的或是非电压信号难以直接被显示或通过A/D转换器送入仪表或计算机进行数据采集，而且有些信号本身还带有一些人们不期望有的信息或噪声。因此，传感器输出的信号尚需经过调理、放大、滤波等一系列的加工处理，将微弱电压信号放大，将非电压信号转换为电压信号，抑制干扰噪声，提高信噪比，以利于后续环节的处理。信号调理主要涉及电桥、调制与解调、滤波和放大等常用环节，其过程如图16-8所示。
图16-8 信号调理过程
1.电桥
电桥如图16-9所示，它是将电阻、电容、电感等参量的变化转换为电压或电流输出的一种测量电路，由于桥式测量电路简单可靠，而且具有很高的精度和灵敏度，因此在测量装置中被广泛采用。
电桥按所采用的激励电源的类型可分为直流电桥与交流电桥；按工作原理可分为偏置法与归零法两种，其中偏置法更常用。在测试中常用的电桥连接形式有单臂、半桥和全桥连接。
图16-9 电桥电路
2.调制与解调
调制是利用某种低频信号来控制或改变高频信号的某个参数（幅值、频率或相位）的过程，分别有调幅、调频和调相三种方式。高频信号称为载波信号，低频信号称为调制信号，调制后的高频信号称为已调制信号。
解调是从调制信号中恢复原低频调制信号的过程，调制与解调是一对相反的信号变换，常常结合在一起使用。
经传感器变换后的信号有时是低频微弱信号，如果直接采用直流放大会存在零漂和级间耦合问题，造成信号失真。而交流放大器有好的抗零飘性能，所以须使用调制与解调技术。另外，调制与解调技术还应用于信号的远距离传输。
频率调制较幅度调制的主要优点是改善了信噪比。因为调频信号所携带的信息包含在频率的变化之中，而非振幅之中，干扰波的干扰作用则主要表现在振幅之中。这些由干扰引起的幅度变化，一般可通过限幅器有效地消除掉。
但调频波通常要求很宽的频带，甚至为调幅所要求带宽的20倍；调频系统较调幅系统复杂，因为调频调制实际上是一种非线性调制，对调频波的分析是近似的。
3.滤波
通常被测信号由多个频率分量组合而成，检测信号除包含有效信息外，还含有噪声和不希望得到的成分，导致真实信号的畸变和失真，所以要采用适当的电路选择性地过滤掉所不希望得到的信号成分与噪声，滤波和滤波器就是实现上述功能的手段和装置。
滤波是指让被测信号的有效成分通过而将其中不需要的成分抑制或衰减掉的过程，根据选频率方式可分为低通、高通、带通、陷波和带阻滤波四种类型。
根据滤波器的构成形式不同，可将滤波器分为有源和无源两类，有源滤波器常用运算放大器结构，无源滤波器由一定的RLC组合配置电路组成。
4.信号放大
通常情况下必须用放大电路将传感器输出的微弱信号放大以便于后续处理，为保证测量精度，放大电路应具有足够的放大倍数；高输入阻抗，低输出阻抗；高共模抑制能力；低温漂，低噪声，低失调电压和电流。线性运算放大器具备上述特点，因此传感器输出信号的放大电路都由运算放大器组成。
近年来，世界上许多著名半导体和集成电路制造公司都推出了集成仪器放大器，典型集成仪器放大器的共模抑制比可以达到130dB以上，输入阻抗可以达到109Ω以上，电路增益可以达到1000。用户只需根据实际情况加以选用，并配以不复杂的外围器件，就能迅速、方便地制作出自己的应用电路。
在多回路检测系统中，由于各回路传感器信号的变化范围不尽相同，必须通过不同增益的放大器，才能使它们的输出信号变化范围一致（如0～5.0V）。如果放大器的增益可以由计算机控制，则可以在计算机软件中改变放大器增益，从而使各回路共用同一放大器，极大地简化系统硬件设计。这种能够通过计算机编程来改变增益的放大器称为可编程增益放大器。
5.信号数字化
计算机对数字信号进行计算，除了能够实现模拟电路对信号进行的绝大部分调理操作外，计算机处理还具有稳定、灵活、快速、高效、应用范围广、设备体积小、重量轻等优点。
数字信号处理首先需要把连续变化的模拟信号转化为数字信号，这一过程称为采样，相当于在连续时间信号上“摘取”许多离散时刻上的信号瞬时值。工程实际中都是在时间轴上进行等时间间隔的“摘取”。(www.xing528.com)
采样所得到的离散信号的瞬时电压幅值用二进制数码来表示，离散信号就变成了数字信号，这一过程称为量化。
工程上采样和量化都由A/D转换器件来完成，要考虑转换位数、转换速度、输入模拟信号规格、与CPU的连接方式、抗干扰能力几方面的问题。A/D转换器的转换位数和转换速度与所采用的转换电路关系密切，常见的有逐次逼近型、双积分型、V/f型、Δ-Σ型等。
A/D转换采样时，相邻离散瞬时值之间的时间间隔是采样周期Ts，1/Ts是采样频率fs。如果A/D转换器使用的采样频率过大，虽然能较好地复现模拟信号的波形，但对定长的模拟信号会产生过多的数字序列，使计算工作量急剧增大，或使能处理的模拟信号长度大大缩小；如果采样频率过小，则数字序列反映不出模拟信号中的高频成分，会出现所谓的混叠现象。为不产生混叠现象，必须使模拟信号成为有限带宽的信号，其最高频率为fh。采样频率fs要大于2fh，这就是采样定理。
考虑到实际滤波器不可能有理想的截止特性，故通常选fs=（3～4）fh。
6.信号的显示与记录
测试人员需要实时监测信号波形，及时调整测量仪器，需要重现信号以及对信号进行后续处理。
传统显示与记录装置有万用表、CRT示波器、X-Y记录仪、模拟磁带机等，现代大量使用数字设备，如数字万用表、数字存储示波器等。虚拟仪器（LabVIEW等）可将数字信号记录在磁盘、光盘和闪存中，能够无限次无损回放，实现处理与记录一体化。
7.抗干扰技术
噪声是指测试系统中，除有用信号外的一切信号，干扰是有一定强度、能够影响测试系统正常工作的噪声，对电测系统电磁干扰是最主要的。电磁噪声形成干扰需具备噪声源、对噪声敏感的接收电路和噪声源到接收电路之间的耦合通道三要素。
（1）抑制电磁干扰的基本方法
1）消除或抑制噪声源。
2）破坏干扰的耦合通道。
3）减弱接收电路对干扰的敏感性。
4）采用软件抑制干扰。
（2）抑制电磁干扰的基本措施
1）屏蔽（静电屏蔽、电磁屏蔽、低频磁屏蔽）。
2）接地（实地、虚地），低频一点接地，高频多点接地，强电地与信号地分离，模拟地与数字地分离。
3）浮置。
4）对称电路（平衡电路）。
5）隔离（电磁隔离、光电隔离、隔离放大器）。
6）滤波（模拟滤波、数字滤波）。
7）脉冲电路噪声抑制（积分电路、脉冲隔离门、消波器）。
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