[發明專利]基于功率譜熵的數字示波器觸發方法及系統

有效

• 申請號: 201710001820.6
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106771456B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 蔣俊;郭連平;焦曉曼;黃武煌;曾浩;譚峰
• 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;陳靚靚

1.一種基于功率譜熵的數字示波器觸發方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據一次觸發參數對輸入信號x(t)進行持續的觸發采樣，得到每幅波形數據的采樣信號x(τ)，其中t表示時間，τ表示采樣時刻；

S2：計算第1至第a幅波形數據的功率譜熵H_i，其中i表示波形序號，i＝1,2,…,a，a表示預設的波形數據幅數，然后求取平均值作為功率譜熵比較閾值G；

S3：對于第a+1幅及以后波形數據，計算每幅波形數據的功率譜熵H_j，其中j＝a+1,a+2,…，如果H_j＞G，則判定當前的波形數據為異常信號，進行二次觸發將對應波形數據進行存儲和顯示，否則判定當前的波形數據為正常信號，不進行觸發。

2.根據權利要求1所述的數字示波器觸發方法，其特征在于，所述功率譜熵的計算方法為：

1)對波形數據的采樣信號進行特征值抽樣處理，記抽樣后的波形數據為X＝{x_n}，其中，n＝0,1,…,N-1，N表示抽樣后的波形數據長度；

2)對抽樣后的波形數據X＝{x_n}進行離散傅里葉變換：

其中，k表示頻率階數，k＝0,1,…,N-1；

3)計算各階頻率的功率譜S(k)：

4)計算功率譜劃分測度q_k：

5)計算本幅波形數據的功率譜熵H：

3.根據權利要求2所述的數字示波器觸發方法，其特征在于，所述功率譜熵H按照下述公式進行歸一化，歸一化后的功率譜熵為：

4.一種基于功率譜熵的數字示波器觸發系統，其特征在于，包括一次觸發模塊、ADC模塊、采樣信號存儲模塊、特征提取模塊、閾值設置模塊、二次觸發模塊、異常信號存儲模塊、顯示模塊，其中：

一次觸發模塊用于設置一次觸發參數，并發送給ADC模塊；

ADC模塊用于根據一次觸發參數對輸入信號x(t)進行采樣，將波形數據的采樣信號x(τ)發送至采樣信號存儲模塊，其中t表示時間，τ表示采樣時刻；

采樣信號存儲模塊用于存儲ADC模塊得到的采樣信號x(τ)；

特征提取模塊從采樣信號存儲模塊中依次讀取每幅波形數據的采樣信號x(τ)，計算對應的功率譜熵，將第1至第a幅波形數據的功率譜熵H_i發送給閾值設置模塊，其中i表示波形序號，i＝1,2,…,a，a表示預設的波形數據幅數；將第a+1幅及以后波形數據的功率譜熵H_j發送給二次觸發模塊，j＝a+1,a+2,…；

閾值生成模塊接收特征提取模塊發送的a個功率譜熵H_i，求取平均值作為功率譜熵比較閾值G發送給二次觸發模塊；

二次觸發模塊在接收到功率譜熵比較閾值G后，從特征提取模塊中接收每幅波形數據的功率譜熵H_j，如果H_j＞G，則判定當前的波形數據為異常信號，向異常信號存儲模塊發送二次觸發信號，否則判定當前的波形數據為正常信號，不作任何操作；

異常信號異常存儲模塊根據二次觸發模塊發送的二次觸發信號，從采樣信號存儲模塊中讀取對應異常信號波形數據并存儲；

顯示模塊用于在每次顯示刷新周期到來時，從異常信號存儲模塊中依次讀取每幅異常信號波形數據進行顯示。

5.根據權利要求4所述的基于功率譜熵的數字示波器觸發系統，其特征在于，所述特征提取模塊中功率譜熵的計算方法為：

1)對波形數據的采樣信號進行特征值抽樣處理，記抽樣后的波形數據為X＝{x_n}，其中，n＝0,1,…,N-1，N表示抽樣后的波形數據長度；

2)對抽樣后的波形數據X＝{x_n}進行離散傅里葉變換：

其中，k表示頻率階數，k＝0,1,…,N-1；

3)計算各階頻率的功率譜S(k)：

4)計算功率譜劃分測度q_k：

5)計算本幅波形數據的功率譜熵H：

6.根據權利要求5所述的基于功率譜熵的數字示波器觸發系統，其特征在于，所述功率譜熵H按照下述公式進行歸一化，歸一化后的功率譜熵為：