多通道信号发生装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多通道信号发生装置，包括：波形发生模块，用于根据输入信号的类型产生与时间相关的离散样本序列，且当输入的信号为多通道信号时同时产生多个离散样本序列；波形输出模块，用于将输入的数字信号或离散样本序列经过数模转换器件转化为物理信号；通道布局转换模块，用于对一种多通道原始信号进行通道布局变换后使多通道原始信号转换成具有另一种通道形式的多通道信号；通道布局转换模块与波形发生模块和波形输出模块两者中的至少一者连接。本发明的有益效果在于：方便测试采集设备输出的数据的正确性和准确性，提高了设备使用的可用性，提升工作效率、降低人力成本。
【专利说明】多通道信号发生装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号处理技术中的数字信号发生器，尤其涉及一种从一类通道布局的 多条信号生成另一类通道布局的多通道信号发生装置。
【背景技术】
[0002] 信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。随着IT技术的快速发展，信 号发生器不再单纯地产生基本的函数式信号（如正弦、三角、脉冲等信号），还可以让用户 导入由某一信号采集装置预先记录保存的波形数据，这样信号发生器可以发出任意波形。 特别是在低频信号发生领域，信号发生器自带大容量存储器，能预存各种各样的复杂波形 数据，通过查表获取某一时刻应该发出的波形样本数据，经过数模转换电路，把数字样本转 成模拟信号。
[0003] 但是现有的信号发生器都只能简单地输出一个或多个通道的信号，通道之间并无 关联。在某些应用场景，信号采集设备需要把采集到的多个通道信号，经过一定的规则，通 过模拟电路或者数字运算单元的处理，转换成另一种通道形式的多通道信号，在这种形式 的信号中，某个通道的信号与原始信号的一个或多个通道都有关联，而这种形式的信号才 是用户所需要的，并且最终保存入库的也是这种信号。比如心电检测领域，标准12导心电 图机采集人体10个部位9个通道的电压，通过导联布局规则，最终转换并呈现给用户12通 道的心电信号，各大权威的心电数据库也收录这种转换后的信号数据。现有的多通道信号 发生器不能直接识别这种转换后的信号数据，只能在PC上先把它逆向转换到原始的通道 数据，然后加载到信号发生器让其直接输出。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中的信号发生器不能直接识别通道 转换后的信号的问题，提供一种多通道信号发生装置，使信号发生器信号输出更加灵活，通 道之间能够设置交叉耦合输出。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种多通道信号发生装置，包 括：
[0006] 波形发生模块，用于根据输入的信号产生与时间相关的离散样本序列，且当输入 的信号为多通道信号时同时产生多个离散样本序列；
[0007] 波形输出模块，用于将输入的数字信号或离散样本序列经过数模转换器件转化为 物理信号；
[0008] 通道布局转换模块，用于对一种多通道原始信号进行通道布局变换后使所述多通 道原始信号转换成具有另一种通道形式的多通道信号；
[0009] 所述通道布局转换模块与所述波形发生模块和所述波形输出模块两者中的至少 一者连接。
[0010] 本发明的有益效果在于：通过设置通道布局转换模块来直接识别各种数据，经逆 向转换后输出采集设备需要的原始信号，方便测试该采集设备的正确性和准确性，解决了 现有技术进行二次转换较为麻烦的问题，提高了设备使用的可用性，测试人员使用起来变 得更加简单和方便了，从而提升了工作效率、降低了人力成本；另外，通道布局转换模块使 信号的输出策略更加灵活，用户可动态指定各通道信号的耦合方式灵活输出复杂的多通道 信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明实施例一的多通道信号发生装置的结构框图。
[0012] 图2为本发明实施例二的多通道信号发生装置的结构框图。
[0013] 图3为本发明实施例三的多通道信号发生装置的结构框图。
[0014] 图4为本发明实施例四的多通道信号发生装置的逻辑框图。
[0015] 图5为本发明实施例六的多通道信号发生装置的逻辑框图。
[0016] 标号说明：
[0017] 10、波形发生模块；20、波形输出模块；30、通道布局转换模块。
【具体实施方式】
[0018] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附 图详予说明。
[0019] 本发明最关键的构思在于：通过设置通道布局转换模块来直接识别各种专业数 据，方便测试采集设备采集数据的正确性和准确性。
[0020] 参阅图1、图2或图3,一种多通道信号发生装置，包括波形发生模块10、波形输出 模块20和通道布局转换模块30。
[0021] 所述波形发生模块10用于根据输入的信号产生与时间相关的离散样本序列，且 当输入的信号为多通道信号时同时产生多个离散样本序列。
[0022] 所述波形输出模块20用于将输入的数字信号或离散样本序列经过数模转换器件 转化为物理信号。
[0023] 所述通道布局转换模块30用于对一种多通道原始信号进行通道布局变换后使所 述多通道原始信号转换成具有另一种通道形式的多通道信号。通道布局转换模块30与波 形发生模块10和波形输出模块20两者中的至少一者连接。
[0024] 通道布局转换模块把多通道的信号进行特定的通道转换，这种转换是具有通道相 关性的。例如：输出的第一通道每个样本都是由输入的第二通道和第四通道对应样本相加 得来，输出的第二通道是由第一通道和第三通道的均值。
[0025] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过设置通道布局转换模块来直接识 别各种数据，经逆向转换后输出采集设备需要的原始信号，方便测试该采集设备的正确性 和准确性，解决了现有技术进行二次转换较为麻烦的问题，提高了设备使用的可用性，测试 人员使用起来变得更加简单和方便了，从而提升了工作效率、降低了人力成本；另外，通道 布局转换模块使信号的输出策略更加灵活，用户可动态指定各通道信号的耦合方式灵活输 出复杂的多通道信号。
[0026] 进一步地，参阅图1，通道布局转换模块30的连接位置设于波形发生模块10和波 形输出模块20之间，通道布局转换模块30用于接收波形发生模块10产生的离散样本序列 并对该离散样本序列进行通道布局变换后传输至波形输出模块20。
[0027] 从上述描述可知，波形发生模块可用于产生多通道的离散样本序列数据作为通道 布局转换模块的输入，通道布局转换模块经过某一变换策略把输入的多通道离散样本序列 转化为另一种通道形式的多通道离散样本序列，作为波形输出模块的输入，最终输出模拟 的物理信号。本方案所述的转换过程与波形输出同步进行，即信号在时间轴上被划分出多 个离散块，对于每个离散块都进行通道变换和波形输出，再处理下一离散块的通道变换和 波形输出，所述离散块为时间轴上的某一个样本点或者连续的多个样本点。
[0028] 进一步地，参阅图2,波形发生模块10的连接位置设于通道布局转换模块30和波 形输出模块20之间，波形发生模块10用于接收通道布局转换模块30产生的经过通道布局 变换后的信号数据并根据该信号数据产生离散样本序列后传输至波形输出模块20。
[0029] 从上述描述可知，通道布局转换模块可以是一个纯粹的预转换单元，把用户输入 的信号先经过通道变换得到另一种通道布局形式的信号，再经由波形发生模块和波形输出 模块最终输出模拟的物理信号。本方案所述的转换过程能够预先完成，即预先完成信号的 通道变换过程，转换后的信号在时间上是完整的，再进一步把转换后的信号输出到波形发 生模块处理，实时生成样本数据到波形输出模块。具体地，这三个模块可以同时工作、同步 输出，也可以采用下述的非同步方案进行工作。
[0030] 所述通道布局转换模块30的转换过程先于所述波形发生模块10的发生过程，通 道布局转换模块30可用于把输入的同一信号的全部数据一次性转换完成后存储到信号库 中，所述信号库可用于当需要输出转换后的信号时将转换后的信号发送至波形发生模块 10,所述波形发生模块10用于根据接收到的转换后的信号产生离散样本序列并发送至所 述波形输出模块20进行转化后输出。
[0031] 从上述描述可知，本方案中的三个模块除了在连接关系上具有前后连接关系外， 在时间上也具有执行的先后顺序。本方案描述的工作顺序首先让通道布局转换模块执行转 换工作，此时波形发生模块和波形输出模块处于停机状态，通道布局转换模块完成全部转 换工作后将转换后的信号预先存储在信号库中，当用户需要使用这些转换后的数据时，才 将它们从信号库中传输到后续的波形发生模块和波形输出模块中，这样通道布局转换模块 就可以得到较长的停机休息时间，后续的工作都由波形发生模块和波形输出模块执行。进 一步地，参阅图3,波形输出模块20的连接位置设于波形发生模块10和通道布局转换模块 30之间，波形输出模块20用于接收波形发生模块10产生的离散样本序列后将离散样本序 列经过数模转换器件转化为物理模拟信号后传输至通道布局转换模块30。
[0032] 从上述描述可知，通道布局转换模块还可以是一种能直接处理模拟信号的硬件电 路模块。本方案所述的转换过程与波形输出同步进行。
[0033] 进一步地，所述物理信号包括电信号、光信号、声信号、温度信号和其它可被感知 的信号中的一种或多种的组合。
[0034] 进一步地，所述多通道原始信号包括预先采集的一段波形样本信号和函数式信号 中的一者或两者的混合。
[0035] 进一步地，所述通道布局转换模块包括模拟电路、数字电路和软件算法单元中的 一种，所述模拟电路或数字电路与所述波形输出模块的输出端连接。
[0036] 进一步地，所述通道布局转换模块对所述多通道原始信号的转换方法包括：通道 位置调整、增加通道数、减少通道数、通道内信号样本在时间轴上的交换、由原始多个通道 数据经数学变换规则计算得出目标通道数据中的一种或多种的组合。
[0037] 请参照图1，本发明的实施例一为一种多通道信号发生装置，包括波形发生模块 10、波形输出模块20和通道布局转换模块30。
[0038] 所述波形发生模块10用于根据输入的信号产生与时间相关的离散样本序列，且 当输入的信号为多通道信号时同时产生多个离散样本序列。
[0039] 所述波形输出模块20用于将输入的数字信号或离散样本序列经过数模转换器件 转化为物理信号，所述物理信号包括电信号、光信号、声信号、温度信号和其它可被感知的 信号中的一种或多种的组合。
[0040] 所述通道布局转换模块30用于对一种多通道原始信号进行通道布局变换后使所 述多通道原始信号转换成具有另一种通道形式的多通道信号。通道布局转换模块包括模拟 电路、数字电路和软件算法单元中的一种，以及通道布局转换策略库，多通道原始信号包括 预先采集的一段波形样本信号和函数式信号中的一者或两者的混合。通道布局转换模块对 多通道原始信号的转换方法包括：通道位置调整、增加通道数、减少通道数、通道内信号样 本在时间轴上的交换、由原始多个通道数据经数学变换规则计算得出目标通道数据中的一 种或多种的组合。
[0041] 通道布局转换模块30的连接位置设于波形发生模块10和波形输出模块20之间， 通道布局转换模块30用于接收波形发生模块10产生的离散样本序列并对该离散样本序列 进行通道布局变换后传输至波形输出模块20。
[0042] 请参照图2,本发明的实施例二为一种多通道信号发生装置，包括波形发生模块 10、波形输出模块20和通道布局转换模块30。
[0043] 所述波形发生模块10用于根据输入的信号产生与时间相关的离散样本序列，且 当输入的信号为多通道信号时同时产生多个离散样本序列。
[0044] 所述波形输出模块20用于将输入的数字信号或离散样本序列经过数模转换器件 转化为物理信号，所述物理信号包括电信号、光信号、声信号、温度信号和其它可被感知的 信号中的一种或多种的组合。
[0045] 所述通道布局转换模块30用于对一种多通道原始信号进行通道布局变换后使所 述多通道原始信号转换成具有另一种通道形式的多通道信号。通道布局转换模块包括模拟 电路、数字电路和软件算法单元中的一种，以及通道布局转换策略库，多通道原始信号包括 预先采集的一段波形样本信号和函数式信号中的一者或两者的混合。通道布局转换模块对 多通道原始信号的转换方法包括：通道位置调整、增加通道数、减少通道数、通道内信号样 本在时间轴上的交换、由原始多个通道数据经数学变换规则计算得出目标通道数据中的一 种或多种的组合。
[0046] 波形发生模块10的连接位置设于通道布局转换模块30和波形输出模块20之间， 波形发生模块10用于接收通道布局转换模块30产生的经过通道布局变换后的信号数据并 根据该信号数据产生离散样本序列后传输至波形输出模块20。
[0047] 请参照图3,本发明的实施例三为一种多通道信号发生装置，包括波形发生模块 10、波形输出模块20和通道布局转换模块30。
[0048] 所述波形发生模块10用于根据输入的信号产生与时间相关的离散样本序列，且 当输入的信号为多通道信号时同时产生多个离散样本序列。
[0049] 所述波形输出模块20用于将输入的数字信号或离散样本序列经过数模转换器件 转化为物理信号，所述物理信号包括电信号、光信号、声信号、温度信号和其它可被感知的 信号中的一种或多种的组合。
[0050] 所述通道布局转换模块30用于对一种多通道原始信号进行通道布局变换后使所 述多通道原始信号转换成具有另一种通道形式的多通道信号。通道布局转换模块包括模拟 电路、数字电路和软件算法单元中的一种，以及通道布局转换策略库，多通道原始信号包括 预先采集的一段波形样本信号和函数式信号中的一者或两者的混合。通道布局转换模块对 多通道原始信号的转换方法包括：通道位置调整、增加通道数、减少通道数、通道内信号样 本在时间轴上的交换、由原始多个通道数据经数学变换规则计算得出目标通道数据中的一 种或多种的组合。
[0051] 波形输出模块20的连接位置设于波形发生模块10和通道布局转换模块30之间， 波形输出模块20用于接收波形发生模块10产生的离散样本序列后将离散样本序列经过数 模转换器件转化为物理模拟信号后传输至通道布局转换模块30。
[0052] 请参照图4,本发明的实施例四为一种多通道信号发生装置，采用一个通道布局转 换策略库提供心电领域中一些常用的导联布局，每个导联布局都是一个预先编制好的计算 机程序，它定义了输入通道接口、输出通道接口、以及从输入接口到输出接口的转换规则。 如直接输出布局，输入到输出间没有经过任何转换，输入是什么，输出就是什么；而标准12 导ECG布局定义了输入的12通道（通道名称依次为 ：I、II、III、avR、avL、avF、Vl、V2、V3、 ￥4、￥5、￥6)、输出的9通道仏、1?、？、(：1、02、03、04、05、06)以及从输入到输出的通道变换规 则（R = 0、L = I、F = II、C1 = Vl+(I+II)/3......)。
[0053] 用户先在通道布局转换策略库中选择要使用的布局策略，如选择了标准12导ECG 布局，那么在通道信号配置模块的配置界面将列出用户当前所选的布局策略的所有输入通 道名称（I、II、III、aVR……），供用户为每个输入通道选择一个信号。在信号输出阶段，通 道布局转换模块将自动加载用户所选的布局策略的转换规则并执行转换流程，转换后的样 本序列（9通道）将流向波形输出模块，最终输出用户所需要的9通道的模拟信号。
[0054] 本发明的实施例五为一种多通道信号发生装置，本实施例是一个针对实施例四进 行性能优化的方案。
[0055] 在实施例四中，信号样本的通道布局转换过程和波形输出是同步进行的，也就是 说，每输出一个样本，就立即实时转换一个样本。这种实时转换方法在某些低端处理平台是 不现实的，所以本实施例对其进行性能优化，利用空间换时间的办法，先进行一次性的通道 布局转换，把要输出的所有通道的所有信号数据转换成另一种通道布局形式的信号样本， 并保存在存储器中。这样，在信号输出阶段，系统可以直接从存储器中依次读取信号样本， 并经波形输出模块输出为用户所需的电信号。
[0056] 请参照图5,本发明的实施例六为一种多通道信号发生装置，本实施例是一个针对 实施例四进行调整和改进的方案。
[0057] 某些应用场合下，使用软件实现通道布局转换算法存在计算量过大处理不及时的 问题，本实施例直接使用模拟电路实现所需的通道布局转换算法。通常一种通道布局对应 一个电路模块，本实施例将根据用户指定的通道布局自动激活对应的后端转换电路，由激 活的电路完成通道布局转换过程。另外，本实施例还引入了信号文件解析模块，定义了一种 信号文件格式，依照该格式制定的信号文件保存了要使用的通道布局名称，以及该布局所 需的所有输入通道的信号样本数据。信号文件解析模块能识别信号文件指定的通道布局， 并解析出所有通道数据，然后传递给波形输出模块，波形输出模块输出的电信号再流入指 定的布局转换电路（信号文件中指定了要使用的通道布局名称），由布局转换电路完成转 换过程并输出用户最终所需要的多通道电信号。
[0058] 综上所述，本发明提供的多通道信号发生装置把多通道的信号进行特定的通道转 换来直接识别各种数据，方便测试该采集设备的正确性和准确性，解决了现有技术进行二 次转换较为麻烦的问题，提高了设备使用的可用性，测试人员使用起来变得更加简单和方 便了，从而提升了工作效率、降低了人力成本；另外，通道布局转换模块使信号的输出策略 更加灵活，用户可动态指定各通道信号的耦合方式灵活输出复杂的多通道信号。
[0059] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的【技术领域】，均同理包括 在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种多通道信号发生装置，其特征在于，包括： 波形发生模块，用于根据输入的信号产生与时间相关的离散样本序列，且当输入的信 号为多通道信号时同时产生多个离散样本序列； 波形输出模块，用于将输入的数字信号或离散样本序列经过数模转换器件转化为物理 信号； 通道布局转换模块，用于对一种多通道原始信号进行通道布局变换后使所述多通道原 始信号转换成具有另一种通道形式的多通道信号； 所述通道布局转换模块与所述波形发生模块和所述波形输出模块两者中的至少一者 连接。
2. 根据权利要求1所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述通道布局转换模块 的连接位置设于所述波形发生模块和所述波形输出模块之间，通道布局转换模块用于接收 波形发生模块产生的离散样本序列并对该离散样本序列进行通道布局变换后传输至波形 输出模块。
3. 根据权利要求1所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述波形发生模块的连 接位置设于所述通道布局转换模块和所述波形输出模块之间，波形发生模块用于接收通道 布局转换模块产生的经过通道布局变换后的信号数据并根据该信号数据产生离散样本序 列后传输至波形输出模块。
4. 根据权利要求1所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述波形输出模块的连 接位置设于所述波形发生模块和所述通道布局转换模块之间，波形输出模块用于接收波形 发生模块产生的离散样本序列后将离散样本序列经过数模转换器件转化为物理模拟信号 后传输至通道布局转换模块。
5. 根据权利要求1所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述物理信号包括电信 号、光信号、声信号、温度信号和其它可被感知的信号中的一种或多种的组合。
6. 根据权利要求1所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述多通道原始信号包 括预先采集的一段波形样本信号和函数式信号中的一者或两者的混合。
7. 根据权利要求1所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述通道布局转换模块 包括模拟电路、数字电路和软件算法单元中的一种，所述模拟电路或数字电路与所述波形 输出模块的输出端连接。
8. 根据权利要求1所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述通道布局转换模块 对所述多通道原始信号的转换方法包括：通道位置调整、增加通道数、减少通道数、通道内 信号样本在时间轴上的交换、由原始多个通道数据经数学变换规则计算得出目标通道数据 中的一种或多种的组合。
9. 根据权利要求3所述的多通道信号发生装置，其特征在于，所述通道布局转换模块 的转换过程先于所述波形发生模块的发生过程，通道布局转换模块用于把输入的信号一次 性转换完成后存储到信号库中，所述信号库用于当需要输出转换后的信号时将转换后的信 号发送至波形发生模块，所述波形发生模块用于根据接收到的转换后的信号产生离散样本 序列并发送至所述波形输出模块进行转化后输出。
【文档编号】G01R1/28GK104155494SQ201410410484
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】谢金强, 叶继伦, 覃成东 申请人:深圳市海威信科技有限公司