现代电子信号日趋复杂多样,信号所携带的信息表现出更加相异、随机和量大等特点。如何高效提取信号所携带的信息,实现宽带、瞬态非平稳信号的实时采集与分析给现代信号测量提出了挑战。一方面,我们追求更高速度和更高精度的采集,以尽可能多的捕捉信号细节信息;另一方面,高采样率和高分辨率采集获得的海量数据,又给信号的实时处理与分析带来了困难,影响系统响应。为了应对这一挑战,基于实时采样、实时处理的时域测量技术得到了广泛关注,并发展成为了现代信号测量的主流。时域测量的核心指标主要有两个:一是测量精度,二是测量速度。在以A/D转换为基础的时域测试系统中,信号采集与处理的精度和速度是确保时域测量性能的关键。信息熵以数值形式表达离散随机事件出现的概率,用于度量信息的不确定性程度。从信息熵的角度出发,时域测量面对的瞬态非平稳信号中总是由于叠加有一些异常分量,使得信号的信息熵是相异的,这为运用信息熵分析方法提高信号的实时测量性能提供了支撑。本文以实时信号测量为研究主题,以信息熵分析方法为研究手段,着眼于提高信号时域测量的精度和速度,围绕高分辨率采集、异常信号检测、瞬态信号测量、三维波形显示、无缝测量以及上述技术在时域测试仪器中的应用展开了如下研究:(1)基于最大熵原理的高分辨率采集算法。提出了一种基于信息熵的采样数据融合和基于平均的抽取滤波算法。以过采样为前提,针对单次采集信号,利用样本的最大熵剔除粗大量化误差,并对有效样本进行数据融合后,再采用基于平均的抽取进一步滤除噪声,提高了采样的有效位数,整个处理过程未添加任何对被测信号的主观假设和约束,也不会影响数字采集系统实际采样率下的模拟带宽;(2)基于奇异谱熵和功率谱熵的异常信号检测方法。以信号的时域和频域信息熵特征为基础,将表征复杂度的奇异谱熵值和功率谱熵值作为信号采集的触发条件,设计了一种基于二次采集触发的异常信号检测系统,通过常规触发和复杂度信息熵触发的二次采集控制,实现了对被测信号的特征提取和异常判别,为在时域测试仪器中实现异常信号检测功能提供了一种新手段;(3)基于近似熵的瞬态信号实时测量技术。以样本近似熵值定量描述被测信号的复杂度(信息量),并基于近似熵的实时控制,自适应的捕获瞬态特征信号,提取关键或有用信息,丢弃冗余或无用信息,从而减少了数据处理和波形显示的负担,提高了瞬态信号测量的实时性,为设计具有“无缝测量”能力的电子测量仪器提供了一种新方法;(4)三维波形实时显示技术。分析了直接三维波形成像机制和简单三维波形映射技术对实现信号实时测量的影响,提出了特殊三维波形成像机制和三维波形动态缩放技术,并应用于数字三维示波器,增强了示波器的实时信号测量能力;(5)无缝测量数字示波器的设计实现。探讨了实现示波器整机“无缝测量”的条件,通过改进测量体系结构和优化波形显示机制,设计了一种具有“准无缝测量”能力的数字示波器。在此基础上,结合基于近似熵的特征信号提取方法,实现了对被测信号时域关键信息的“无缝测量”。此外,该示波器还具有基于奇异谱熵和功率谱熵的采集触发以及基于最大熵的高分辨率采集功能,实现了对被测信号异常信息的检测和采集有效位数的提升。