[發明專利]一種任意波形失真度的確定方法

在審

• 申請號: 201410086501.6
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103823120A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 孫璟宇;王中宇;梁志國
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01R29/00
• 分類號: G01R29/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發明涉及一種任意波形失真度的確定方法，屬于信號處理和測試技術領域，主要應用于對復雜（任意）測試信號質量的評價。

背景技術

在波形測量中，實際獲取的信號的質量，亦即實際信號與原始信號（或期望的信號）的一致性，是首先被關注的問題，否則測量結果的可信性將受到質疑。通常，對于“簡單的”波形，二者的一致性通常使用這些波形的典型參數來描述，例如波形的幅度、頻率、時間或相位偏移、幅度偏移等；更進一步地，包括波形的“面積”（如有效值）、統計特性等參數。

但對于復雜波形來說（例如一般意義上的“任意波形”），上述的參數可能并不具有“典型”意義（例如噪聲的幅度），或者無法進行定義（例如噪聲的頻率），抑或不具有計量校準的唯一性意義（例如具有相同有效值的兩個波形不能推斷兩個波形一致）。

從人們的主觀感受出發，波形的“失真度”可以反映兩個波形之間不一致的程度，反映被測信號中“無用”或“有害”信號的大小，從而反映信號的品質。通常，人們定義了正弦波形的失真度指標，用來衡量其諧波分量的大小；在某些文獻中，脈沖信號的失真也被定義和提及。而對于其他波形，特別是一般形式的任意波形，為了表征測量波形與原始波形的一致性，人們也嘗試定義了相應的失真度指標。從概念的角度而言，后者涵蓋了前二者。

對于一般形式（任意）波形失真度的測量，在JJF1152-2006《任意波發生器校準規范》中給出了一種測量方法，但該方法步驟較為繁瑣，需要進行時頻域轉換計算過程，從而必將由于整周期采樣等問題帶來相應的分析誤差。而在其他的文獻中，暫時還沒有看到有關內容的介紹。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種任意波形失真度的確定方法，具有運算量小、對測試過程要求低（不要求精確的整周期采樣等）、易于實現等特點，能夠大幅提高測量的準確度。

本發明技術解決方案：一種任意波形失真度的確定方法，實現步驟如下：

（1）使用波形獲取設備采樣獲得被測任意波形（模型已知）采樣序列；

（2）使用相同的采樣速率采樣已知模型，并使用非線性最小二乘擬合搜尋算法，使其采樣獲得的采樣序列與實際獲得的被測任意波形采樣序列（在時間域上）“對準”；

（3）根據搜尋得到的“對準”的模型采樣序列獲得被測任意波形采樣序列的最優期望曲線；

（4）根據獲得的被測任意波形采樣序列及其最優期望曲線計算得到被測任意波形的失真度。

所述步驟（2）具體實現如下：

（21）使用與實際獲取任意波形時相同的采樣速率采集任意波形的模型，獲得與被測波形采樣序列時間一致的模型的采樣序列；

（22）計算二者之間最小二乘意義下的殘差平方根；

（23）通過時間延遲（在時域上平移模型），在被測任意波形一個周期的時間內，重復上述過程，找到最小殘差平方根所對應的平移模型曲線。

所述步驟（3）具體實現如下：

（31）在最小二乘意義下，根據上述獲得的平移模型曲線，通過幅度縮放與直流偏置，獲得與實測任意波形最佳的擬合曲線（最優期望曲線）。

所述步驟（4）具體計算過程實現如下：

（41）根據任意波形失真度的定義，計算獲得的被測任意波形數據的（總體）失真度；

（42）由于上述計算的（總體）失真度中包含了波形獲取設備引入的誤差，因此修正掉該誤差，即得到被測任意波形的失真度。

本發明與現有技術相比的優點在于：

（1）經過理論推導，可以使用簡便的方法，通過波形非線性擬合，得到被測任意波形的最佳擬合波形，從而得出被測波形的失真度。

（2）由于本發明使用時域計算就能完成整個測量過程，對數據采樣沒有整周期或者同步的要求，可以完全避免頻譜分析方法所固有的柵欄效應或頻譜泄露帶來的測量誤差問題，從而使所有采集到的數據均得到有效利用，同時也提高了測量的準確度。

（3）本發明因避免了繁瑣的頻域計算與時頻域轉換過程，而且步驟簡單易行，甚至在目前的技術條件下，使用普通的個人計算機就能夠達到實時測量的程度。

附圖說明

圖1為本發明實現流程圖；

圖2為典型的正常心電圖；

圖3實驗驗證的實際采樣任意波形序列與擬合序列。

具體實施方式