信号取样平均仪和信号取样平均方法
【专利摘要】本发明提供了一种信号取样平均仪和信号取样平均方法。其中，信号取样平均方法包括以下步骤：获取多路取样信号；分别计算各路取样信号的能量信噪比；将能量信噪比作为权重对多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。本发明的技术方案应用于信噪比不固定的交直流或脉冲信号进行平均降噪或对信噪比不一致的多路交直流或脉冲信号进行融合降噪的环境下，可以抑制突变噪声或稳定性干扰对累加平均结果的影响，实现对信噪比随时间变化的信号或信噪比不一致的多通道信号进行智能取样平均来达到降噪的技术效果。
【专利说明】信号取样平均仪和信号取样平均方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子测量设备领域，特别是涉及一种信号取样平均仪和信号取样平均方法。
【背景技术】
[0002]取样平均技术是电子测量领域检测和处理微弱信号的有效方法之一。它采用周期性信号的重复特性在每个周期内对信号的一部分取样一次，然后经过积分算出平均值，从而各个周期内取样平均信号的总体变展现了待测信号的真实波形，由于信号取样是经过多次重复的，而噪声多次重复的统计平均值为零，所以可以提高信噪比，再现被噪声淹没的信号波形。
[0003]然而，在噪声改变的情况下时使用上述的取样平均法输出的信号很容易受到信噪比较低时段的信号干扰，针对由于突变噪声和不稳定噪声造成测量结果的偏差，现有技术中进行一定程度的改进，一种改进方式为使用多层次平均的方法抑制漂移，但这种方式并不能解决噪声改变导致输出信噪比降低的问题。另一种改进方式为对每轮待平均取样信号根据噪声是否超过一定阈值进行过滤，只采用噪声水平较低的信号而忽略噪声较高的信号，这种方式虽然可避免输出信号在输入噪声发生改变时信噪比降低的问题，但它因为忽略了部分信号而不能有效的提高输出信号的信噪比，另外由于对信号进行过滤，需要采用对信号设置开关，开关的参数对测量结果也会带来额外的影响。
[0004]针对现有技术中突变噪声和不稳定噪声对取样平均结果造成干扰的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要提供一种解决或部分解决以上技术问题的信号取样平均仪和信号取样平均方法。
[0006]基于本发明的一个目的，提供了一种信号取样平均方法。该信号取样平均方法包括以下步骤:获取多路取样信号；分别计算各路取样信号的能量信噪比；将能量信噪比作为权重对多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。
[0007]可选地，分别计算各路取样信号的能量信噪比包括:获取不含噪声的基准信号；计算基准信号的能量有效值；利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度；利用信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。
[0008]可选地，计算基准信号的能量有效值包括:对基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的基准信号进行计算，得到能量有效值，利用能量有效值和一路取样信号计算该路取样信号的信号幅度包括:按照互相关原理对能量有效值和一路取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。
[0009]可选地，基准信号和取样信号均为连续信号，幅值归一化处理后的基准信号记为FuU)，取样信号记为S(t)，按照自相关原理根据处理后的基准信号进行计算包括:按照公式
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[0010]
【权利要求】
1.一种信号取样平均方法，包括: 获取多路取样信号； 分别计算各路所述取样信号的能量信噪比； 将所述能量信噪比作为权重对所述多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，分别计算各路所述取样信号的能量信噪比包括: 获取不含噪声的基准信号； 计算所述基准信号的能量有效值； 利用所述能量有效值和一路所述取样信号计算该路取样信号的信号幅度； 利用所述信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。
3.根据权利要求2所述的方法，其中， 计算所述基准信号的能量有效值包括:对所述基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算，得到所述能量有效值， 利用所述能量有效值和一路所述取样信号计算该路取样信号的信号幅度包括:按照互相关原理对所述能量有效值和一路所述取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基准信号和所述取样信号均为连续信号，幅值归一化处理后的所述基准信号记为Fu(t)，所述取样信号记为S(t)， 按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算包括: 按照公式;
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述基准信号和所述取样信号均为离散信号，幅值归一化处理后的所述基准信号记为Fuk，所述取样信号记为Sk， 按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算包括: 按照公式
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，在得到取样平均信号之后还包括: 输出所述取样平均信号、各路取样信号的信号幅度、各路取样信号的能量信噪比、所述取样平均信号的信号幅度、所述取样平均信号的能量信噪比中的一项或多项。
7.一种信号取样平均仪，包括: 信号采集模块，用于获取多路取样信号； 信噪比计算器，用于分别计算各路所述取样信号的能量信噪比； 加权平均器，用于将所述能量信噪比作为权重对所述多路取样信号进行加权平均计算，得到取样平均信号。
8.根据权利要求7所述的信号取样平均仪，其中，所述信噪比计算器包括: 基准信号设定模块，用于获取不含噪声的基准信号； 能量有效值计算模块，用于计算所述基准信号的能量有效值； 信号幅度计算模块，用于利用所述能量有效值和一路所述取样信号计算该路取样信号的信号幅度； 信噪比计算模块，用于利用所述信号幅度计算得出该路取样信号的能量信噪比。
9.根据权利要求8所述的信号取样平均仪，其中， 所述能量有效值计算模块被配置为:对所述基准信号进行幅值归一化处理；按照自相关原理根据处理后的所述基准信号进行计算，得到所述能量有效值， 所述信号幅度计算模块被配置为:按照互相关原理对所述能量有效值和一路所述取样信号进行计算，得到该路取样信号的信号幅度。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的信号取样平均仪，还包括: 输出接口，用于输出所述取样平均信号、各路取样信号的信号幅度、各路取样信号的能量信噪比、所述取样平均信号的信号幅度、所述取样平均信号的能量信噪比中的一项或多项。
【文档编号】G01D1/02GK103630148SQ201310535320
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】陆俊, 沈保根, 邵晓萍 申请人:中国科学院物理研究所