专利名称：一种可提高测量准确度的示波器及测量方法
技术领域：
本发明涉及示波器技术领域，特别涉及一种可提高测量准确度的示波器及测量方法。
背景技术：
利用数字示波器可以对被测信号进行测量分析，得到测量结果。具体的:对被测信号进行采集后，将得到的采集波形点存储在示波器存储单元(可以是内存或外部存储器)，然后对存储单元中的采集波形点进行测量分析，得到测量结果。在同等条件下，采集波形点越多，测量结果也就越准确。但采集波形点越多，则示波器需要处理的数据量也就越大，势必降低示波器的响应速度。因此在测量的准确度和响应速度间需要一个平衡，满足绝大多数应用的要求。直接对采集后的波形点数据进行测量分析对于多数示波器不可接受，因为测量分析的数据量越大，分析的效率也就越低；测量分析的数据量越大，则从存储空间中移动的数据量也越大，会占用大量的系统数据带宽；测量分析的效率越低，会导致测量分析数据结果和屏幕显示实际波形不对应，影响系统的正常使用。常用的处理方法是，将采集到的波形点进行一定程度的抽样，然后再对抽样后的波形点进行测量分析。经过抽样后，数据量减小了，但同时损失了采集点，降低了测量的准确度。抽样倍数越大，则数据量越小，准确度也就越低。图1为现有技术的数据抽样的原理示意图。为了提高系统的响应速度，应尽可能减小测量分析的数据量，即增大抽样倍数。常规的抽样方法为，等间隔地对数据进行抽样，即每C个点中选取一个作为抽样点，C为抽样倍数。图2为常规的抽样方法示意图。其中，最上面为原始采集的波形点对应的波形，中间的抽样倍数C = 2，最下面的抽样倍数C = 3。当C为2时，波形点数减小一半，波形轮廓还算完整；当C为3时，波形点数更少，同时波形轮廓失真很严重了，丢失了一个脉冲。采用现有技术的方法，抽样倍数的增大减小了测量分析的波形点数据量，同时降低了测量值的准确度；而抽样倍数的减小导致抽样的波形点数增多，示波器需要处理的数据量也就越大，势必降低示波器的响应速度；因此现有技术的软件处理方法难以在测量的准确度和响应速度间实现平衡。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明实施例提供一种可提高测量准确度的示波器及测量方法，在抽样时尽量保留原始波形的极大极小值信息，从而在测量准确度和响应速度间实现平衡。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种可提高测量准确度的示波器，所述示波器包括:存储单元，用于存储采集的波形点；峰值抽样单元，用于将所述存储单元中的波形点进行分组；对每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值；测量数据缓存单元，用于存储每组波形点的最大值和最小值；测量单元，用于采用所述测量数据缓存单元中的波形点进行波形测量。所述峰值抽样单元包括:参数确定单元,用于确定所述存储单元中的波形点数目L ;确定所述测量数据缓存单元中的波形点数目M，以及分组数目N = M/2 ;将所述存储单元中的波形点数目L对所述分组数目N进行取模运算和取余运算，分别得到抽样倍数C和余数R ;分组单元，用于根据所述分组数目N、所述抽样倍数C和所述余数R确定抽样分组后每组的波形点数；抽样单元，用于对分组后的每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值。所述分组单元，具体用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点添加到所述N个分组中，得到每个分组的波形点数。所述分组单元包括下列单元中的一种:第一分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点分别添加到所述N个分组的最初R个分组中，得到每个分组的波形点数；第二分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点分别添加到所述N个分组的最末R个分组中，得到每个分组的波形点数；第三分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点分别添加到所述N个分组的中间R个分组中，得到每个分组的波形点数；第四分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点均匀添加到所述N个分组中，得到每个分组的波形点数。为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种可提高测量准确度的示波器的测量方法，所述方法包括:将示波器的存储单元中的波形点进行分组；对每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值；将每组波形点的最大值和最小值存储于测量数据缓存单元；采用所述测量数据缓存单元中的波形点进行波形测量。所述将示波器的存储单元中的波形点进行分组包括:确定所述存储单元中的波形点数目L ;确定所述测量数据缓存单元中的波形点数目M，以及分组数目N = M/2 ;将所述存储单元中的波形点数目L对所述分组数目N进行取模运算和取余运算，分别得到抽样倍数C和余数R ;根据所述分组数目N、所述抽样倍数C和所述余数R确定抽样分组后每组的波形点数。根据所述分组数目N、所述抽样倍数C和所述余数R确定抽样分组后每组的波形点数包括:将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点添加到所述N个分组中，得到每个分组的波形点数。将R个波形点添加到所述N个分组中包括:将R个波形点分别添加到所述N个分组的最初R个分组中；或者将R个波形点分别添加到所述N个分组的最末R个分组中；或者将R个波形点分别添加到所述N个分组的中间R个分组中；或者将R个波形点均匀添加到所述N个分组中。
所述方法还包括:对所述存储单元中的波形点进行显示预处理。所述显示预处理包括下列预处理方法中的一种或多种组合:对所述存储单元中的波形点进行抽样和/或插值操作；通过修改水平偏移查看存储单元中的不同区域波形；对存储单元中的波形点进行垂直缩放。本发明实施例的技术方案通过对存储单元中采集的波形点进行分组，将每组的最大最小值作为抽样值存储于测量数据缓存单元；在抽样率足够大的情况下，尽量保持波形的轮廓信息完整；该方案对测量分析的源数据进行测量预处理，提高了测量分析的执行效率；从而在测量准确度和响应速度间实现平衡。
图1为现有技术的数据抽样原理示意图；图2为常规的抽样方法示意图；图3为本发明实施例方法的整体流程图；图4为本发明实施例计算峰峰值的过程示意图；图5为本发明实施例显示和测量采用不同数据的处理过程原理图；图6为本发明实施例实际测量的界面图之一；图7为本发明实施例实际测量的界面图之二 ；图8为本发明实施例的示波器功能框图；图9为本发明实施例示波器的峰值抽样单元902的细化功能框图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明权利要求保护的范围。本发明实施例提出一种可提高测量准确度的示波器及测量方法，在抽样倍数足够大的情况下，尽量保证波形的信息量完整，特别是幅度信息的完整性。本发明实施例的方案通过对示波器存储单元中所存储的原始采集波形点进行分组，对每组采集波形点进行抽样，获取每组中的最大值和最小值，得到压缩数据；依据压缩数据进行数据测量，得到测量结果。普通测量中，主要关注的是水平和垂直两个方向上的波形信息，典型的如峰峰值，周期等。其中峰峰值的测量要求所测量的波形缓存中含有完整的波形极值信息，否则测量将不准确。采用现有技术的抽样方式由于无法保证波形信息的完整性，因此其得到的峰峰值信息也经常是不准确的。本发明实施例对通道采集的波形点数据进行峰值抽样，确保波形点的垂直信息得到保留。具体地，对采集的波形点进行分组，从每组中抽样出最大最小值，将抽样得到的最大最小值存放在测量数据缓存单元中，供测量过程分析处理。图3为本发明实施例方法的整体流程图，如图3所示，该方法包括:
S301、将示波器的存储单元中的波形点进行分组；S302、对每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值；S303、将每组波形点的最大值和最小值存储于测量数据缓存单元；S304、采用所述测量数据缓存单元中的波形点进行波形测量。具体地，S301包括:步骤1、确定所述存储单元中的波形点数目L。示波器采集的波形点存储于存储单元中，存储单元中的波形点是测量分析波形的起始源，是测量分析过程所能得到的最完整信息波形，确定了存储单元中的波形点数目L后才能得出抽样倍数。在不同的实现中，测量数据的起始源可能是原始波形，也可能是经过处理后的波形。步骤2、确定所述测量数据缓存单元中的波形点数目M，以及分组数目N = M/2。测量数据缓存单元中的波形点数目M，即测量分析需要的波形点数。由于每组需要抽样两个点，因此分组数目为M的一半。测量分析数据量越少，测量分析过程效率越高。测量数据缓存单元对应数字示波器内的一块存储空间。根据对于测量分析效率和具体存储空间的配置来确定出实际进行测量分析波形的点数。
步骤3、将所述存储单元中的波形点数目L对所述分组数目N进行取模运算和取余运算，分别得到抽样倍数C和余数R ;如果L比M小，则不需要抽样。步骤4、根据所述分组数目N、所述抽样倍数C和所述余数R确定抽样分组后每组的波形点数。下面举一个实际的例子来详细描述本发明实施例的方法。假定存储单元中的波形点数目为L，测量数据缓存单元中的波形点数目为M，分组数目N = M/2，抽样倍数为C，余数为R。(I)计算峰值抽样倍数C和余数R:
权利要求
1.一种可提高测量准确度的示波器，其特征在于，所述示波器包括: 存储单元，用于存储采集的波形点； 峰值抽样单元，用于将所述存储单元中的波形点进行分组；对每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值； 测量数据缓存单元，用于存储每组波形点的最大值和最小值； 测量单元，用于采用所述测量数据缓存单元中的波形点进行波形测量。
2.根据权利要求1所述的可提高测量准确度的示波器，其特征在于，所述峰值抽样单元包括: 参数确定单元，用于确定所述存储单元中的波形点数目L ;确定所述测量数据缓存单元中的波形点数目 M,以及分组数目N = M/2 ;将所述存储单元中的波形点数目L对所述分组数目N进行取模运算和取余运算，分别得到抽样倍数C和余数R ； 分组单元，用于根据所述分组数目N、所述抽样倍数C和所述余数R确定抽样分组后每组的波形点数； 抽样单元，用于对分组后的每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值。
3.根据权利要求2所述的可提高测量准确度的示波器，其特征在于，所述分组单元，具体用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点添加到所述N个分组中，得到每个分组的波形点数。
4.根据权利要求3所述的可提高测量准确度的示波器，所述分组单元包括下列单元中的一种: 第一分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点分别添加到所述N个分组的最初R个分组中，得到每个分组的波形点数； 第二分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点分别添加到所述N个分组的最末R个分组中，得到每个分组的波形点数； 第三分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点分别添加到所述N个分组的中间R个分组中，得到每个分组的波形点数； 第四分组单元，用于将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点均匀添加到所述N个分组中，得到每个分组的波形点数。
5.一种可提高测量准确度的示波器的测量方法，其特征在于，所述方法包括: 将示波器的存储单元中的波形点进行分组； 对每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值； 将每组波形点的最大值和最小值存储于测量数据缓存单元； 采用所述测量数据缓存单元中的波形点进行波形测量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将示波器的存储单元中的波形点进行分组包括:确定所述存储单元中的波形点数目L ； 确定所述测量数据缓存单元中的波形点数目M，以及分组数目N = M/2 ; 将所述存储单元中的波形点数目L对所述分组数目N进行取模运算和取余运算，分别得到抽样倍数C和余数R ； 根据所述分组数目N、所述抽样倍数C和所述余数R确定抽样分组后每组的波形点数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述分组数目N、所述抽样倍数C和所述余数R确定抽样分组后每组的波形点数包括: 将所述抽样倍数C作为每组波形点的基数，按照所述存储单元中的波形点的时间顺序，在每组C个波形点的基础上，将R个波形点添加到所述N个分组中，得到每个分组的波形点数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将R个波形点添加到所述N个分组中包括: 将R个波形点分别添加到所述N个分组的最初R个分组中；或者 将R个波形点分别添加到所述N个分组的最末R个分组中；或者 将R个波形点分别添加到所述N个分组的中间R个分组中；或者 将R个波形点均匀添加到所述N个分组中。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:对所述存储单元中的波形点进行显示预处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述显示预处理包括下列预处理方法中的一种或多种组合: 对所述存储单元中的波形点进行抽样和/或插值操作； 通过修改水平偏移查看存储单元中的不同区域波形； 对存储单元中的波形点进行垂直缩放。
全文摘要
一种可提高测量准确度的示波器及测量方法，所述示波器包括存储单元，用于存储采集的波形点；峰值抽样单元，用于将所述存储单元中的波形点进行分组；对每组波形点进行抽样，得到每组波形点的最大值和最小值；测量数据缓存单元，用于存储每组波形点的最大值和最小值；测量单元，用于采用所述测量数据缓存单元中的波形点进行波形测量。本发明实施例的技术方案通过对示波器存储单元中的波形点进行抽样分组，将每组的最大最小值作为抽样值存储于测量数据缓存单元；在抽样率足够大的情况下，尽量保持波形的轮廓信息完整；该方案对测量分析的源数据进行测量预处理，提高了测量分析的执行效率；从而在测量准确度和响应速度间实现平衡。
文档编号G01R13/02GK103176012SQ20111043496
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者王志彦, 王悦, 王铁军, 李维森 申请人:北京普源精电科技有限公司