[發明專利]一種數字三維示波器的波形數據處理方法

有效

• 申請號: 201210566383.X
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN102998500A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 葉芃;張沁川;潘卉青;黃武煌;杜興批
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于數字三維示波器技術領域，更為具體地講，涉及一種數字三維示波器的波形數據處理方法。

背景技術

隨著電子信號的帶寬和非平穩特性的快速增長，對時域測試儀器的測試精度和速度提出了更高的要求。為滿足此類信號的測試要求，數字示波器需要具有高實時采樣率、高波形捕獲率和高精度的參數測量功能以保證信號的采集、捕捉和測量是可靠的。波形參數的測量功能是現代示波器必不可少的功能之一，其測量的精度和可靠性除了與系統的實時采樣率、存儲深度和噪聲水平等因素有關外，還與測試算法有關。

數字三維示波器(Digital?Three-dimensional?Oscilloscope,簡稱DTO)是指不僅能捕獲和顯示信號的時間-幅度(事件)信息，而且能夠以不同的輝度或顏色等級顯示不同事件出現概率的數字存儲示波器(Digital?Storage?Oscilloscope,簡稱DSO)(摘自《GB/T15289-2009數字存儲示波器規范》中的定義)。數字三維示波器采用基于并行結構的波形映射技術，使波形捕獲率大大提升，能夠在短時間內收集更多的波形，產生細節相當豐富的三維波形數據庫，包含時間、幅度以及幅度隨時間變化關系(即波形概率信息)。

傳統的基于串行結構的數字存儲示波器，一次刷新周期內只能采集一幅波形數據，系統的中央處理單元直接從采集存儲模塊中獲得波形數據用于進行波形參數分析和存儲。電壓參數測量是將采集到的波形數據進行逐個比較，從中選擇出最大值和最小值分別作為波形幅度的最大值和最小值；另外，統計波形數據中每個幅度值命中的次數，在統計之后會發現有兩個幅度值出現的頻率最高，一個是介于中間值和最大值之間，稱為頂端值，一個是介于中間值和最小值之間，稱為底端值。

數字三維示波器在進行波形參數測量時，通常是以波形數據作為處理對象。和一般的數字存儲示波器一樣，三維數字示波器系統的中央處理單元從采集存儲模塊中以顯示刷新的速度周期性的讀入波形數據，以單幅波形的直方圖為依據，對多幅波形進行統計分析，并用均值或眾數作為脈沖參數的高、低狀態電平的估計。

在上述數據處理過程中，相對于三維波形數據庫中的內容，中央處理單元處理的波形數據量很少，需要很長的時間才能對波形參數進行統計運算。同時，由于三維波形數據庫中的內容是多幅波形的疊加，其中包含的波形信息遠遠多于中央處理單元所分析的信息，甚至可能是中央處理單元沒有的，比如偶發的異常信號。因此以單幅波形的直方圖為依據，容易丟失異常信號的信息，使參數測量的精度受到影響。此外，均值容易受到最大值、最小值的極大影響，不是集中趨勢的最佳統計量，而眾數雖然具有最常發生的頻次，但也不能反映數據集中趨勢的分布情況。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種數字三維示波器的波形數據處理方法，改變用于波形參數測量的數據對象，使用更優化的算法，從而提高參數測量的精確度和減少數據處理時間。

為實現上述發明目的，本發明數字三維示波器的波形數據處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、ADC采集信號的垂直分辨率為dbit，一次采集的采樣點數為k，每個采樣點有m＝2^d個幅度樣本值s_m-i＝2^d-i,1≤i≤m，將N幅波形的采樣點映射到三維波形數據庫，該三維波形數據庫可以表示為m×k二維矩陣A：