专利名称：一种数字三维示波器的波形显示方法
技术领域：
本发明属于数字三维示波器技术领域，更为具体地讲，涉及一种数字三维示波器的波形显示方法。
背景技术：
数字三维示波器(DigitalThree-dimensional Oscilloscope，简称 DT0)是指不仅能捕获和显示信号的时间-幅度(事件)信息，而且能够以不同的辉度或颜色等级显示不同事件出现概率的数字存储示波器(Digital Storage Oscilloscope，简称DS0)。数字三维示波器通常具有较高的波形捕获率。而示波器的波形捕获率是指单位时间内示波器所能捕获并显示的波形幅数，通常以波形幅数/秒(wfms/s)表示(摘自《GB/T 15289-2009 数字存储示波器通用规范》中的定义)。从波形捕获率的定义可知，示波器的波形捕获能力同时包含了波形捕获和波形显示两个方面。单纯提高示波器的波形捕获速度，忽略波形显示是不能有效提高示波器的波形捕获率的。在数字存储示波器的采集系统中，未知信号经过模拟通道进行幅度调整，然后经模数转化器(ADC)采样、量化并编码后，输出一定位数与信号幅度相关的二进制数据，称之为输入信号的采样值。后端数据处理器件，如FPGA、DSP等按照一定规则将采样值转化为直观的波形图像显示在显示屏，现在主要是液晶显示屏，即IXD上，用户就可以直接从IXD上观察到信号所携带的信息。在数字存储示波器的数据处理机制中，波形显示只提供了输入信号的幅度及时间的二维信息，没有第三维信息(幅度随时间变化关系)的累加，LCD上的波形显示效果只有 “有”和“无”颜色两个状态，没有“有”并且“多深”的信息。因此，数字存储示波器的波形显示方法较为简单。而数字三维示波器的数据处理系统将ADC高速采样得到的波形采样值经过多次映射，将多幅波形累加成为一幅包含输入信号三维信息，即幅度、时间、幅度随时间变化关系的图像送到IXD显示。此时IXD上显示的是包含了信号概率信息的图像，一般即在信号出现概率高的地方波形会以较深的颜色表征出来，反之，信号出现概率低的地方波形表征颜色就较浅。因此，数字三维示波器的波形显示方法较一般的数字存储示波器复杂。数字三维示波器进行波形显示处理时，通常是采用将三维数据库中统计数据(概率信息)按照一定比例放大或者缩小转化为相应的LCD三原色(RGB)值的方法来确定波形颜色。假设波形在时刻T，幅度A出现的次数为N(T，A)，最终显示在LCD上对应的颜色值为 D(T，A)，对应于当前波形强度档位L的比例值为&，则有以下关系D(T, A) = pL · N(T, A)一般在数据采集系统中，波形强度档位L都采用百分比(1% 100% )的方式来标识。对于捕获的同样概率的信号波形，波形强度档位L越大，波形颜色越深。即N(T，A) 一定的前提下，D (Τ，Α)随L增大而增大。
例如，在用数字三维示波器观测连续复现的周期性信号中可能存在的偶发信号时，由于数字三维示波器通常具有较高的波形捕获率，它捕获到偶发信号的概率远比数字存储示波器高。但是，在将捕获到的偶发信号和重复周期性信号共同显示时，却由于偶发信号出现的概率远远低于周期性信号连续复现的概率，导致在通常的波形强度档位下，用户将很难观察到颜色很浅的偶发信号波形。此时，数字三维示波器可采用调节波形强度档位的办法来改善波形显示效果。其处理方法是在保持屏幕波形原有颜色深浅层次的前提下， 按照一定的比例加深波形颜色。这样做不仅保持了不同概率信号波形的显示颜色对比，而且方便了用户对低概率信号波形的观测。然而，即使是这样，仍然存在一个问题如果低概率的偶发信号总是夹杂在大量高概率的重复周期性信号当中时，根据现有技术的数字三维示波器的波形显示方法和强度调节机制，低概率信号永远比高概率信号的波形颜色浅，浅色波形必然会被深色波形所湮没，从而无法区分和观察。事实上，在通常的电路检测中，用户真正想要捕捉和观察的异常信号大都属于偶发信号，往往都夹杂在大量重复周期性信号当中，因此很容易出现上述互相湮没的现象。可见，数字三维示波器单纯通过波形强度调节，无法满足所有情况下对信号的观测，有可能出现“捕的到，显不出”的现象，无法体现高波形捕获率的价值。对用户而言，则可能错过了真正关心的偶发信号。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数字三维示波器的波形显示方法，以便于能够更加直观和方便地观测偶发信号波形，充分发挥数字三维示波器高波形捕获率和三维波形显示的作用。为实现上述发明目的，本发明数字三维示波器的波形显示方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、在多幅波形映射过程中，采用a位二进制数来统计一定时间间隔内波形在时刻T和幅度A条件下出现的统计次数N(T，A)，统计次数N(T，A)最大值为Nfflax = 2a_l其中，a的大小根据实际情况进行设置；(2)、在显示处理系统中，如果统计次数N(T，A)彡1，则按照如下公式运算C(T,A) =Nmax-N(T5A)；(3)、根据当前用户设置的波形强度档位L，将运算结果C(T，A)乘以波形强度档位 L对应的比例值九，得到最终的波形显示颜色值D (T，A)，并进行波形显示。作为本发明的进一步改进，本发明数字三维示波器的波形显示方法，在步骤(3) 中针对用户关心的统计次数Ν(Τ，Α)为η的某个信号波形，在进行波形显示，将统计次数Ν(Τ，Α)对应的波形显示颜色值D(Τ，Α)赋给IXD显示器的R、G、B对应位时，选择与该通道波形基色不同的R、G、B位，使该信号以不同于该通道波形基色的其他色系直观突出地显示，更加方便用户的观测。这样可以根据需要，将用户真正关心的偶发信号，从色系上加以区别并突出显示。本发明的发明目的是这样实现的本发明数字三维示波器的波形显示方法，在显示处理系统中，将在时刻T和幅度A条件下出现的统计次数Ν(Τ，Α)进行取反运算，即C(T，A) = Nfflax-N (Τ, Α)，得到运算结果 C(Τ,Α)作为乘以波形强度档位L对应的比例值九，得到最终的波形显示颜色值D(T，A)。这样，当波形强度档位L确定时，即& 一定时，波形显示颜色值D(T，A)随N(T，A)的增大而减小，相当于将波形颜色深浅和信号概率高低的对应关系反向，结果使得原统计次数小，即出现概率低的波形颜色更深，统计次数值大，即出现概率高的波形颜色更浅，避免低概率的偶发信号波形被高概率的重复周期性信号波形湮没，克服了现有技术数字三维示波器不能够直观和方便地观测偶发信号波形，充分发挥数字三维示波器高波形捕获率和三维波形显示的作用的缺陷。
图1是采用现有技术的数字三维示波器观测偶发信号的波形图；图2是采用本发明方法的数字三维示波器观测偶发信号的波形图；图3是采用本发明进一步改进方法的数字三维示波器观测偶发信号的波形图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例在数字三维示波器数据采集和显示处理系统中，多幅波形映射过程实质是累加统计了一定时间间隔内波形在特定时刻T和幅度A条件下出现的次数N(T，A)。然后，根据当前用户设置的波形强度档位L，将次数值Ν(Τ，Α)乘以比例值九，得到最终的波形显示颜色值D (T，A)。在现有技术中，上述过程一般是通过在FPGA中构造专门的查找表，快速查表实现，如2011年05月25日公布的、公布号为CN102075774A、名称为“一种数字三维示波器显示波形亮度的快速调节方法”的中国发明专利申请公布的实现方法，或者是通过FPGA中高速乘法器资源实时运算完成。上述数据处理过程中，当波形强度档位L确定时，从统计次数值Ν(Τ，Α)到显示颜色值D(T，A)的转化所遵循的规则，即为本发明的关键。在现有数字三维示波器的显示处理机制中，一般都遵循统计次数值大，即概率高的波形颜色深，统计次数值小，即概率低的波形颜色浅的规则，即在式D(T，A) = pL-N(T,A)中，当Pl —定时，D(Τ，Α)随N(T，A)增大而增大。这样的显示处理规则，虽然使用户能够简单的通过波形颜色深浅，获取捕获信号的第三维，即概率信息。但是，由于低概率信号永远比高概率信号的波形颜色浅，就必然出现浅色波形被深色波形所湮没，从而无法区分和观测的问题。而本发明数字三维示波器的波形显示方法，其重点就是改进从统计次数N(T，A) 到波形显示颜色值D(Τ，Α)的转化规则。其方法是构造如下公式C(T,A) =Nmax-N(T5A)其中，Nmax为统计次数Ν(Τ，Α)的最大值。由于数字三维示波器在多幅波形映射过程中，一般采用a位二进制数来统计一定时间间隔内波形在时刻T和幅度A条件下出现的统计次数Ν(Τ，Α)，即Ν(Τ，Α)最大值
权利要求
1.一种数字三维示波器的波形显示方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、在多幅波形映射过程中，采用a位二进制数来统计一定时间间隔内波形在时刻T 和幅度A条件下出现的统计次数N(T，A)，统计次数N(T，A)最大值为Nfflax = 2a-l 其中，a的大小根据实际情况进行设置；(2)、在显示处理系统中，如果统计次数N(T，A)^ 1，则按照如下公式运算C(T, A) = Nmax-N(Τ, Α)；(3)、根据当前用户设置的波形强度档位L，将运算结果C(T，A)乘以波形强度档位L对应的比例值&，得到最终的波形显示颜色值D (T，A)，并进行波形显示。
2.根据权利要求1所述的数字三维示波器的波形显示方法，其特征在于，在步骤(3)中针对用户关心的统计次数Ν(Τ，Α)为η的某个信号波形，在进行波形显示，将统计次数 Ν(Τ,Α)对应的波形显示颜色值D (Τ，Α)赋给IXD显示器的R、G、B对应位时，选择与该通道波形基色不同的R、G、B位，使该信号以不同于该通道波形基色的其他色系直观突出地显示， 更加方便用户的观测。
3.根据权利要求1所述的数字三维示波器的波形显示方法，其特征在于，步骤(2)中， 计算公式为
全文摘要
本发明公开了一种数字三维示波器的波形显示方法，在显示处理系统中，将在时刻T和幅度A条件下出现的统计次数N(T，A)进行取反运算，即C(T，A)＝Nmax-N(T，A)，得到运算结果C(T，A)作为乘以波形强度档位L对应的比例值pL，得到最终的波形显示颜色值D(T，A)。这样，当波形强度档位L确定时，即pL一定时，波形显示颜色值D(T，A)随N(T，A)的增大而减小，相当于将波形颜色深浅和信号概率高低的对应关系反向，结果使得原统计次数小，即出现概率低的波形颜色更深，统计次数值大，即出现概率高的波形颜色更浅，避免低概率的偶发信号波形被高概率的重复周期性信号波形湮没，克服了现有技术数字三维示波器不能够直观和方便地观测偶发信号波形，充分发挥数字三维示波器高波形捕获率和三维波形显示的作用的缺陷。
文档编号G01R13/02GK102435808SQ20111030842
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者叶芃, 曾浩, 杨扩军, 蒋俊 申请人:电子科技大学