專利名稱：一種數(shù)字三維示波器的波形顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字三維示波器技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種數(shù)字三維示波器的波形顯示方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字三維示波器(DigitalThree-dimensional Oscilloscope，簡稱 DT0)是指不僅能捕獲和顯示信號的時間-幅度(事件)信息，而且能夠以不同的輝度或顏色等級顯示不同事件出現(xiàn)概率的數(shù)字存儲示波器(Digital Storage Oscilloscope，簡稱DS0)。數(shù)字三維示波器通常具有較高的波形捕獲率。而示波器的波形捕獲率是指單位時間內(nèi)示波器所能捕獲并顯示的波形幅數(shù)，通常以波形幅數(shù)/秒(wfms/s)表示(摘自《GB/T 15289-2009 數(shù)字存儲示波器通用規(guī)范》中的定義)。從波形捕獲率的定義可知，示波器的波形捕獲能力同時包含了波形捕獲和波形顯示兩個方面。單純提高示波器的波形捕獲速度，忽略波形顯示是不能有效提高示波器的波形捕獲率的。在數(shù)字存儲示波器的采集系統(tǒng)中，未知信號經(jīng)過模擬通道進行幅度調(diào)整，然后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)化器(ADC)采樣、量化并編碼后，輸出一定位數(shù)與信號幅度相關(guān)的二進制數(shù)據(jù)，稱之為輸入信號的采樣值。后端數(shù)據(jù)處理器件，如FPGA、DSP等按照一定規(guī)則將采樣值轉(zhuǎn)化為直觀的波形圖像顯示在顯示屏，現(xiàn)在主要是液晶顯示屏，即IXD上，用戶就可以直接從IXD上觀察到信號所攜帶的信息。在數(shù)字存儲示波器的數(shù)據(jù)處理機制中，波形顯示只提供了輸入信號的幅度及時間的二維信息，沒有第三維信息(幅度隨時間變化關(guān)系)的累加，LCD上的波形顯示效果只有 “有”和“無”顏色兩個狀態(tài)，沒有“有”并且“多深”的信息。因此，數(shù)字存儲示波器的波形顯示方法較為簡單。而數(shù)字三維示波器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將ADC高速采樣得到的波形采樣值經(jīng)過多次映射，將多幅波形累加成為一幅包含輸入信號三維信息，即幅度、時間、幅度隨時間變化關(guān)系的圖像送到IXD顯示。此時IXD上顯示的是包含了信號概率信息的圖像，一般即在信號出現(xiàn)概率高的地方波形會以較深的顏色表征出來，反之，信號出現(xiàn)概率低的地方波形表征顏色就較淺。因此，數(shù)字三維示波器的波形顯示方法較一般的數(shù)字存儲示波器復(fù)雜。數(shù)字三維示波器進行波形顯示處理時，通常是采用將三維數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計數(shù)據(jù)(概率信息)按照一定比例放大或者縮小轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的LCD三原色(RGB)值的方法來確定波形顏色。假設(shè)波形在時刻T，幅度A出現(xiàn)的次數(shù)為N(T，A)，最終顯示在LCD上對應(yīng)的顏色值為 D(T，A)，對應(yīng)于當(dāng)前波形強度檔位L的比例值為&，則有以下關(guān)系D(T, A) = pL · N(T, A)一般在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，波形強度檔位L都采用百分比(1% 100% )的方式來標(biāo)識。對于捕獲的同樣概率的信號波形，波形強度檔位L越大，波形顏色越深。即N(T，A) 一定的前提下，D (Τ，Α)隨L增大而增大。
例如，在用數(shù)字三維示波器觀測連續(xù)復(fù)現(xiàn)的周期性信號中可能存在的偶發(fā)信號時，由于數(shù)字三維示波器通常具有較高的波形捕獲率，它捕獲到偶發(fā)信號的概率遠比數(shù)字存儲示波器高。但是，在將捕獲到的偶發(fā)信號和重復(fù)周期性信號共同顯示時，卻由于偶發(fā)信號出現(xiàn)的概率遠遠低于周期性信號連續(xù)復(fù)現(xiàn)的概率，導(dǎo)致在通常的波形強度檔位下，用戶將很難觀察到顏色很淺的偶發(fā)信號波形。此時，數(shù)字三維示波器可采用調(diào)節(jié)波形強度檔位的辦法來改善波形顯示效果。其處理方法是在保持屏幕波形原有顏色深淺層次的前提下， 按照一定的比例加深波形顏色。這樣做不僅保持了不同概率信號波形的顯示顏色對比，而且方便了用戶對低概率信號波形的觀測。然而，即使是這樣，仍然存在一個問題如果低概率的偶發(fā)信號總是夾雜在大量高概率的重復(fù)周期性信號當(dāng)中時，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字三維示波器的波形顯示方法和強度調(diào)節(jié)機制，低概率信號永遠比高概率信號的波形顏色淺，淺色波形必然會被深色波形所湮沒，從而無法區(qū)分和觀察。事實上，在通常的電路檢測中，用戶真正想要捕捉和觀察的異常信號大都屬于偶發(fā)信號，往往都夾雜在大量重復(fù)周期性信號當(dāng)中，因此很容易出現(xiàn)上述互相湮沒的現(xiàn)象?？梢姡瑪?shù)字三維示波器單純通過波形強度調(diào)節(jié)，無法滿足所有情況下對信號的觀測，有可能出現(xiàn)“捕的到，顯不出”的現(xiàn)象，無法體現(xiàn)高波形捕獲率的價值。對用戶而言，則可能錯過了真正關(guān)心的偶發(fā)信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，以便于能夠更加直觀和方便地觀測偶發(fā)信號波形，充分發(fā)揮數(shù)字三維示波器高波形捕獲率和三維波形顯示的作用。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、在多幅波形映射過程中，采用a位二進制數(shù)來統(tǒng)計一定時間間隔內(nèi)波形在時刻T和幅度A條件下出現(xiàn)的統(tǒng)計次數(shù)N(T，A)，統(tǒng)計次數(shù)N(T，A)最大值為Nfflax = 2a_l其中，a的大小根據(jù)實際情況進行設(shè)置；(2)、在顯示處理系統(tǒng)中，如果統(tǒng)計次數(shù)N(T，A)彡1，則按照如下公式運算C(T,A) =Nmax-N(T5A)；(3)、根據(jù)當(dāng)前用戶設(shè)置的波形強度檔位L，將運算結(jié)果C(T，A)乘以波形強度檔位 L對應(yīng)的比例值九，得到最終的波形顯示顏色值D (T，A)，并進行波形顯示。作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，在步驟(3) 中針對用戶關(guān)心的統(tǒng)計次數(shù)Ν(Τ，Α)為η的某個信號波形，在進行波形顯示，將統(tǒng)計次數(shù)Ν(Τ，Α)對應(yīng)的波形顯示顏色值D(Τ，Α)賦給IXD顯示器的R、G、B對應(yīng)位時，選擇與該通道波形基色不同的R、G、B位，使該信號以不同于該通道波形基色的其他色系直觀突出地顯示，更加方便用戶的觀測。這樣可以根據(jù)需要，將用戶真正關(guān)心的偶發(fā)信號，從色系上加以區(qū)別并突出顯示。本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，在顯示處理系統(tǒng)中，將在時刻T和幅度A條件下出現(xiàn)的統(tǒng)計次數(shù)Ν(Τ，Α)進行取反運算，即C(T，A) = Nfflax-N (Τ, Α)，得到運算結(jié)果 C(Τ,Α)作為乘以波形強度檔位L對應(yīng)的比例值九，得到最終的波形顯示顏色值D(T，A)。這樣，當(dāng)波形強度檔位L確定時，即& 一定時，波形顯示顏色值D(T，A)隨N(T，A)的增大而減小，相當(dāng)于將波形顏色深淺和信號概率高低的對應(yīng)關(guān)系反向，結(jié)果使得原統(tǒng)計次數(shù)小，即出現(xiàn)概率低的波形顏色更深，統(tǒng)計次數(shù)值大，即出現(xiàn)概率高的波形顏色更淺，避免低概率的偶發(fā)信號波形被高概率的重復(fù)周期性信號波形湮沒，克服了現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字三維示波器不能夠直觀和方便地觀測偶發(fā)信號波形，充分發(fā)揮數(shù)字三維示波器高波形捕獲率和三維波形顯示的作用的缺陷。


圖1是采用現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字三維示波器觀測偶發(fā)信號的波形圖；圖2是采用本發(fā)明方法的數(shù)字三維示波器觀測偶發(fā)信號的波形圖；圖3是采用本發(fā)明進一步改進方法的數(shù)字三維示波器觀測偶發(fā)信號的波形圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。實施例在數(shù)字三維示波器數(shù)據(jù)采集和顯示處理系統(tǒng)中，多幅波形映射過程實質(zhì)是累加統(tǒng)計了一定時間間隔內(nèi)波形在特定時刻T和幅度A條件下出現(xiàn)的次數(shù)N(T，A)。然后，根據(jù)當(dāng)前用戶設(shè)置的波形強度檔位L，將次數(shù)值Ν(Τ，Α)乘以比例值九，得到最終的波形顯示顏色值D (T，A)。在現(xiàn)有技術(shù)中，上述過程一般是通過在FPGA中構(gòu)造專門的查找表，快速查表實現(xiàn)，如2011年05月25日公布的、公布號為CN102075774A、名稱為“一種數(shù)字三維示波器顯示波形亮度的快速調(diào)節(jié)方法”的中國發(fā)明專利申請公布的實現(xiàn)方法，或者是通過FPGA中高速乘法器資源實時運算完成。上述數(shù)據(jù)處理過程中，當(dāng)波形強度檔位L確定時，從統(tǒng)計次數(shù)值Ν(Τ，Α)到顯示顏色值D(T，A)的轉(zhuǎn)化所遵循的規(guī)則，即為本發(fā)明的關(guān)鍵。在現(xiàn)有數(shù)字三維示波器的顯示處理機制中，一般都遵循統(tǒng)計次數(shù)值大，即概率高的波形顏色深，統(tǒng)計次數(shù)值小，即概率低的波形顏色淺的規(guī)則，即在式D(T，A) = pL-N(T,A)中，當(dāng)Pl —定時，D(Τ，Α)隨N(T，A)增大而增大。這樣的顯示處理規(guī)則，雖然使用戶能夠簡單的通過波形顏色深淺，獲取捕獲信號的第三維，即概率信息。但是，由于低概率信號永遠比高概率信號的波形顏色淺，就必然出現(xiàn)淺色波形被深色波形所湮沒，從而無法區(qū)分和觀測的問題。而本發(fā)明數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，其重點就是改進從統(tǒng)計次數(shù)N(T，A) 到波形顯示顏色值D(Τ，Α)的轉(zhuǎn)化規(guī)則。其方法是構(gòu)造如下公式C(T,A) =Nmax-N(T5A)其中，Nmax為統(tǒng)計次數(shù)Ν(Τ，Α)的最大值。由于數(shù)字三維示波器在多幅波形映射過程中，一般采用a位二進制數(shù)來統(tǒng)計一定時間間隔內(nèi)波形在時刻T和幅度A條件下出現(xiàn)的統(tǒng)計次數(shù)Ν(Τ，Α)，即Ν(Τ，Α)最大值
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、在多幅波形映射過程中，采用a位二進制數(shù)來統(tǒng)計一定時間間隔內(nèi)波形在時刻T 和幅度A條件下出現(xiàn)的統(tǒng)計次數(shù)N(T，A)，統(tǒng)計次數(shù)N(T，A)最大值為Nfflax = 2a-l 其中，a的大小根據(jù)實際情況進行設(shè)置；(2)、在顯示處理系統(tǒng)中，如果統(tǒng)計次數(shù)N(T，A)^ 1，則按照如下公式運算C(T, A) = Nmax-N(Τ, Α)；(3)、根據(jù)當(dāng)前用戶設(shè)置的波形強度檔位L，將運算結(jié)果C(T，A)乘以波形強度檔位L對應(yīng)的比例值&，得到最終的波形顯示顏色值D (T，A)，并進行波形顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，其特征在于，在步驟(3)中針對用戶關(guān)心的統(tǒng)計次數(shù)Ν(Τ，Α)為η的某個信號波形，在進行波形顯示，將統(tǒng)計次數(shù) Ν(Τ,Α)對應(yīng)的波形顯示顏色值D (Τ，Α)賦給IXD顯示器的R、G、B對應(yīng)位時，選擇與該通道波形基色不同的R、G、B位，使該信號以不同于該通道波形基色的其他色系直觀突出地顯示， 更加方便用戶的觀測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，其特征在于，步驟(2)中， 計算公式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字三維示波器的波形顯示方法，在顯示處理系統(tǒng)中，將在時刻T和幅度A條件下出現(xiàn)的統(tǒng)計次數(shù)N(T，A)進行取反運算，即C(T，A)＝Nmax-N(T，A)，得到運算結(jié)果C(T，A)作為乘以波形強度檔位L對應(yīng)的比例值pL，得到最終的波形顯示顏色值D(T，A)。這樣，當(dāng)波形強度檔位L確定時，即pL一定時，波形顯示顏色值D(T，A)隨N(T，A)的增大而減小，相當(dāng)于將波形顏色深淺和信號概率高低的對應(yīng)關(guān)系反向，結(jié)果使得原統(tǒng)計次數(shù)小，即出現(xiàn)概率低的波形顏色更深，統(tǒng)計次數(shù)值大，即出現(xiàn)概率高的波形顏色更淺，避免低概率的偶發(fā)信號波形被高概率的重復(fù)周期性信號波形湮沒，克服了現(xiàn)有技術(shù)數(shù)字三維示波器不能夠直觀和方便地觀測偶發(fā)信號波形，充分發(fā)揮數(shù)字三維示波器高波形捕獲率和三維波形顯示的作用的缺陷。
文檔編號G01R13/02GK102435808SQ20111030842
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者葉芃, 曾浩, 楊擴軍, 蔣俊 申請人:電子科技大學(xué)