專利名稱：一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及示波器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器及測量方法。
背景技術(shù)：
利用數(shù)字示波器可以對被測信號進(jìn)行測量分析，得到測量結(jié)果。具體的:對被測信號進(jìn)行采集后，將得到的采集波形點存儲在示波器存儲單元(可以是內(nèi)存或外部存儲器)，然后對存儲單元中的采集波形點進(jìn)行測量分析，得到測量結(jié)果。在同等條件下，采集波形點越多，測量結(jié)果也就越準(zhǔn)確。但采集波形點越多，則示波器需要處理的數(shù)據(jù)量也就越大，勢必降低示波器的響應(yīng)速度。因此在測量的準(zhǔn)確度和響應(yīng)速度間需要一個平衡，滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的要求。直接對采集后的波形點數(shù)據(jù)進(jìn)行測量分析對于多數(shù)示波器不可接受，因為測量分析的數(shù)據(jù)量越大，分析的效率也就越低；測量分析的數(shù)據(jù)量越大，則從存儲空間中移動的數(shù)據(jù)量也越大，會占用大量的系統(tǒng)數(shù)據(jù)帶寬；測量分析的效率越低，會導(dǎo)致測量分析數(shù)據(jù)結(jié)果和屏幕顯示實際波形不對應(yīng)，影響系統(tǒng)的正常使用。常用的處理方法是，將采集到的波形點進(jìn)行一定程度的抽樣，然后再對抽樣后的波形點進(jìn)行測量分析。經(jīng)過抽樣后，數(shù)據(jù)量減小了，但同時損失了采集點，降低了測量的準(zhǔn)確度。抽樣倍數(shù)越大，則數(shù)據(jù)量越小，準(zhǔn)確度也就越低。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)抽樣的原理示意圖。為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，應(yīng)盡可能減小測量分析的數(shù)據(jù)量，即增大抽樣倍數(shù)。常規(guī)的抽樣方法為，等間隔地對數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣，即每C個點中選取一個作為抽樣點，C為抽樣倍數(shù)。圖2為常規(guī)的抽樣方法示意圖。其中，最上面為原始采集的波形點對應(yīng)的波形，中間的抽樣倍數(shù)C = 2，最下面的抽樣倍數(shù)C = 3。當(dāng)C為2時，波形點數(shù)減小一半，波形輪廓還算完整；當(dāng)C為3時，波形點數(shù)更少，同時波形輪廓失真很嚴(yán)重了，丟失了一個脈沖。采用現(xiàn)有技術(shù)的方法，抽樣倍數(shù)的增大減小了測量分析的波形點數(shù)據(jù)量，同時降低了測量值的準(zhǔn)確度；而抽樣倍數(shù)的減小導(dǎo)致抽樣的波形點數(shù)增多，示波器需要處理的數(shù)據(jù)量也就越大，勢必降低示波器的響應(yīng)速度；因此現(xiàn)有技術(shù)的軟件處理方法難以在測量的準(zhǔn)確度和響應(yīng)速度間實現(xiàn)平衡。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明實施例提供一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器及測量方法，在抽樣時盡量保留原始波形的極大極小值信息，從而在測量準(zhǔn)確度和響應(yīng)速度間實現(xiàn)平衡。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器，所述示波器包括:存儲單元，用于存儲采集的波形點；峰值抽樣單元，用于將所述存儲單元中的波形點進(jìn)行分組；對每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值；測量數(shù)據(jù)緩存單元，用于存儲每組波形點的最大值和最小值；測量單元，用于采用所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點進(jìn)行波形測量。所述峰值抽樣單元包括:參數(shù)確定單元,用于確定所述存儲單元中的波形點數(shù)目L ;確定所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點數(shù)目M，以及分組數(shù)目N = M/2 ;將所述存儲單元中的波形點數(shù)目L對所述分組數(shù)目N進(jìn)行取模運(yùn)算和取余運(yùn)算，分別得到抽樣倍數(shù)C和余數(shù)R ;分組單元，用于根據(jù)所述分組數(shù)目N、所述抽樣倍數(shù)C和所述余數(shù)R確定抽樣分組后每組的波形點數(shù)；抽樣單元，用于對分組后的每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值。所述分組單元，具體用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點添加到所述N個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)。所述分組單元包括下列單元中的一種:第一分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點分別添加到所述N個分組的最初R個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)；第二分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點分別添加到所述N個分組的最末R個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)；第三分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點分別添加到所述N個分組的中間R個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)；第四分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點均勻添加到所述N個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例還提供一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器的測量方法，所述方法包括:將示波器的存儲單元中的波形點進(jìn)行分組；對每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值；將每組波形點的最大值和最小值存儲于測量數(shù)據(jù)緩存單元；采用所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點進(jìn)行波形測量。所述將示波器的存儲單元中的波形點進(jìn)行分組包括:確定所述存儲單元中的波形點數(shù)目L ;確定所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點數(shù)目M，以及分組數(shù)目N = M/2 ;將所述存儲單元中的波形點數(shù)目L對所述分組數(shù)目N進(jìn)行取模運(yùn)算和取余運(yùn)算，分別得到抽樣倍數(shù)C和余數(shù)R ;根據(jù)所述分組數(shù)目N、所述抽樣倍數(shù)C和所述余數(shù)R確定抽樣分組后每組的波形點數(shù)。根據(jù)所述分組數(shù)目N、所述抽樣倍數(shù)C和所述余數(shù)R確定抽樣分組后每組的波形點數(shù)包括:將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點添加到所述N個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)。將R個波形點添加到所述N個分組中包括:將R個波形點分別添加到所述N個分組的最初R個分組中；或者將R個波形點分別添加到所述N個分組的最末R個分組中；或者將R個波形點分別添加到所述N個分組的中間R個分組中；或者將R個波形點均勻添加到所述N個分組中。
所述方法還包括:對所述存儲單元中的波形點進(jìn)行顯示預(yù)處理。所述顯示預(yù)處理包括下列預(yù)處理方法中的一種或多種組合:對所述存儲單元中的波形點進(jìn)行抽樣和/或插值操作；通過修改水平偏移查看存儲單元中的不同區(qū)域波形；對存儲單元中的波形點進(jìn)行垂直縮放。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案通過對存儲單元中采集的波形點進(jìn)行分組，將每組的最大最小值作為抽樣值存儲于測量數(shù)據(jù)緩存單元；在抽樣率足夠大的情況下，盡量保持波形的輪廓信息完整；該方案對測量分析的源數(shù)據(jù)進(jìn)行測量預(yù)處理，提高了測量分析的執(zhí)行效率；從而在測量準(zhǔn)確度和響應(yīng)速度間實現(xiàn)平衡。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)抽樣原理示意圖；圖2為常規(guī)的抽樣方法示意圖；圖3為本發(fā)明實施例方法的整體流程圖；圖4為本發(fā)明實施例計算峰峰值的過程示意圖；圖5為本發(fā)明實施例顯示和測量采用不同數(shù)據(jù)的處理過程原理圖；圖6為本發(fā)明實施例實際測量的界面圖之一；圖7為本發(fā)明實施例實際測量的界面圖之二 ；圖8為本發(fā)明實施例的示波器功能框圖；圖9為本發(fā)明實施例示波器的峰值抽樣單元902的細(xì)化功能框圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例提出一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器及測量方法，在抽樣倍數(shù)足夠大的情況下，盡量保證波形的信息量完整，特別是幅度信息的完整性。本發(fā)明實施例的方案通過對示波器存儲單元中所存儲的原始采集波形點進(jìn)行分組，對每組采集波形點進(jìn)行抽樣，獲取每組中的最大值和最小值，得到壓縮數(shù)據(jù)；依據(jù)壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，得到測量結(jié)果。普通測量中，主要關(guān)注的是水平和垂直兩個方向上的波形信息，典型的如峰峰值，周期等。其中峰峰值的測量要求所測量的波形緩存中含有完整的波形極值信息，否則測量將不準(zhǔn)確。采用現(xiàn)有技術(shù)的抽樣方式由于無法保證波形信息的完整性，因此其得到的峰峰值信息也經(jīng)常是不準(zhǔn)確的。本發(fā)明實施例對通道采集的波形點數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值抽樣，確保波形點的垂直信息得到保留。具體地，對采集的波形點進(jìn)行分組，從每組中抽樣出最大最小值，將抽樣得到的最大最小值存放在測量數(shù)據(jù)緩存單元中，供測量過程分析處理。圖3為本發(fā)明實施例方法的整體流程圖，如圖3所示，該方法包括:
S301、將示波器的存儲單元中的波形點進(jìn)行分組；S302、對每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值；S303、將每組波形點的最大值和最小值存儲于測量數(shù)據(jù)緩存單元；S304、采用所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點進(jìn)行波形測量。具體地，S301包括:步驟1、確定所述存儲單元中的波形點數(shù)目L。示波器采集的波形點存儲于存儲單元中，存儲單元中的波形點是測量分析波形的起始源，是測量分析過程所能得到的最完整信息波形，確定了存儲單元中的波形點數(shù)目L后才能得出抽樣倍數(shù)。在不同的實現(xiàn)中，測量數(shù)據(jù)的起始源可能是原始波形，也可能是經(jīng)過處理后的波形。步驟2、確定所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點數(shù)目M，以及分組數(shù)目N = M/2。測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點數(shù)目M，即測量分析需要的波形點數(shù)。由于每組需要抽樣兩個點，因此分組數(shù)目為M的一半。測量分析數(shù)據(jù)量越少，測量分析過程效率越高。測量數(shù)據(jù)緩存單元對應(yīng)數(shù)字示波器內(nèi)的一塊存儲空間。根據(jù)對于測量分析效率和具體存儲空間的配置來確定出實際進(jìn)行測量分析波形的點數(shù)。

步驟3、將所述存儲單元中的波形點數(shù)目L對所述分組數(shù)目N進(jìn)行取模運(yùn)算和取余運(yùn)算，分別得到抽樣倍數(shù)C和余數(shù)R ;如果L比M小，則不需要抽樣。步驟4、根據(jù)所述分組數(shù)目N、所述抽樣倍數(shù)C和所述余數(shù)R確定抽樣分組后每組的波形點數(shù)。下面舉一個實際的例子來詳細(xì)描述本發(fā)明實施例的方法。假定存儲單元中的波形點數(shù)目為L，測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點數(shù)目為M，分組數(shù)目N = M/2，抽樣倍數(shù)為C，余數(shù)為R。(I)計算峰值抽樣倍數(shù)C和余數(shù)R:
權(quán)利要求
1.一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器，其特征在于，所述示波器包括: 存儲單元，用于存儲采集的波形點； 峰值抽樣單元，用于將所述存儲單元中的波形點進(jìn)行分組；對每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值； 測量數(shù)據(jù)緩存單元，用于存儲每組波形點的最大值和最小值； 測量單元，用于采用所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點進(jìn)行波形測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可提高測量準(zhǔn)確度的示波器，其特征在于，所述峰值抽樣單元包括: 參數(shù)確定單元，用于確定所述存儲單元中的波形點數(shù)目L ;確定所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點數(shù)目 M,以及分組數(shù)目N = M/2 ;將所述存儲單元中的波形點數(shù)目L對所述分組數(shù)目N進(jìn)行取模運(yùn)算和取余運(yùn)算，分別得到抽樣倍數(shù)C和余數(shù)R ； 分組單元，用于根據(jù)所述分組數(shù)目N、所述抽樣倍數(shù)C和所述余數(shù)R確定抽樣分組后每組的波形點數(shù)； 抽樣單元，用于對分組后的每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可提高測量準(zhǔn)確度的示波器，其特征在于，所述分組單元，具體用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點添加到所述N個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可提高測量準(zhǔn)確度的示波器，所述分組單元包括下列單元中的一種: 第一分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點分別添加到所述N個分組的最初R個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)； 第二分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點分別添加到所述N個分組的最末R個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)； 第三分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點分別添加到所述N個分組的中間R個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)； 第四分組單元，用于將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點均勻添加到所述N個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)。
5.一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器的測量方法，其特征在于，所述方法包括: 將示波器的存儲單元中的波形點進(jìn)行分組； 對每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值； 將每組波形點的最大值和最小值存儲于測量數(shù)據(jù)緩存單元； 采用所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點進(jìn)行波形測量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述將示波器的存儲單元中的波形點進(jìn)行分組包括:確定所述存儲單元中的波形點數(shù)目L ； 確定所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點數(shù)目M，以及分組數(shù)目N = M/2 ; 將所述存儲單元中的波形點數(shù)目L對所述分組數(shù)目N進(jìn)行取模運(yùn)算和取余運(yùn)算，分別得到抽樣倍數(shù)C和余數(shù)R ； 根據(jù)所述分組數(shù)目N、所述抽樣倍數(shù)C和所述余數(shù)R確定抽樣分組后每組的波形點數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述分組數(shù)目N、所述抽樣倍數(shù)C和所述余數(shù)R確定抽樣分組后每組的波形點數(shù)包括: 將所述抽樣倍數(shù)C作為每組波形點的基數(shù)，按照所述存儲單元中的波形點的時間順序，在每組C個波形點的基礎(chǔ)上，將R個波形點添加到所述N個分組中，得到每個分組的波形點數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將R個波形點添加到所述N個分組中包括: 將R個波形點分別添加到所述N個分組的最初R個分組中；或者 將R個波形點分別添加到所述N個分組的最末R個分組中；或者 將R個波形點分別添加到所述N個分組的中間R個分組中；或者 將R個波形點均勻添加到所述N個分組中。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括:對所述存儲單元中的波形點進(jìn)行顯示預(yù)處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述顯示預(yù)處理包括下列預(yù)處理方法中的一種或多種組合: 對所述存儲單元中的波形點進(jìn)行抽樣和/或插值操作； 通過修改水平偏移查看存儲單元中的不同區(qū)域波形； 對存儲單元中的波形點進(jìn)行垂直縮放。
全文摘要
一種可提高測量準(zhǔn)確度的示波器及測量方法，所述示波器包括存儲單元，用于存儲采集的波形點；峰值抽樣單元，用于將所述存儲單元中的波形點進(jìn)行分組；對每組波形點進(jìn)行抽樣，得到每組波形點的最大值和最小值；測量數(shù)據(jù)緩存單元，用于存儲每組波形點的最大值和最小值；測量單元，用于采用所述測量數(shù)據(jù)緩存單元中的波形點進(jìn)行波形測量。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案通過對示波器存儲單元中的波形點進(jìn)行抽樣分組，將每組的最大最小值作為抽樣值存儲于測量數(shù)據(jù)緩存單元；在抽樣率足夠大的情況下，盡量保持波形的輪廓信息完整；該方案對測量分析的源數(shù)據(jù)進(jìn)行測量預(yù)處理，提高了測量分析的執(zhí)行效率；從而在測量準(zhǔn)確度和響應(yīng)速度間實現(xiàn)平衡。
文檔編號G01R13/02GK103176012SQ20111043496
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者王志彥, 王悅, 王鐵軍, 李維森 申請人:北京普源精電科技有限公司