CN102638234B - 判断信号大小的方法和快速进行增益切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种信号大小的方法，尤其是一种比较电流或者电压信号峰值大小的方法以及利用该方法对采样信号的增益进行切换的方法。本发明所述的技术方案通过比较信号采样点中在某一区间中大于设定值的数量的大小来判断信号强度的大小。采用本发明所述的技术方案后，快速的比较信号强度的大小；以及快速进行增益切换的技术方案比较出信号的强弱，从而选择具有合适增益的放大电路对信号进行放大，能够有效提高采样信号的信噪比，提高采样精度。

Description

判断信号大小的方法和快速进行增益切换的方法

技术领域

本发明涉及一种信号大小的方法，尤其是一种比较电流或者电压信号峰值大小的方法以及利用该方法对采样信号的增益进行切换的方法。

背景技术

进行电流采样的时候，如果采用单通道、固定增益的方式对电流进行放大后进行采样时，由于输入信号的强弱变化，导致对于外界干扰信号的敏感程度不一。在输入信号比较微弱时，如果采用低增益的放大电路进行放大就会导致对外部干扰敏感，干扰信号相对于实际信号的比值过大。因此当这种干扰叠加到信号波形上后，信噪比变得比较小，对后期采样的精度影响很大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种快速判断信号强度的方法。本发明的另外一个目的是要提供一种根据信号强度判断方法快速切换增益的方法。

为实现提供一种快速判断信号强度的方法的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种比较周期信号强度的方法，包括以下步骤：

a、以采样频率为f对第一信号y＝f(x)进行采样，并选取一参考点x₁并计算x₁在第一信号y＝f(x)中对应的阈值y₁＝f(x₁)；

b、选取一与所述第一信号y＝f(x)相同周期的第二信号y＝g(x)，并分别计算出在一段区间U中第一信号y＝f(x)的采样点中大于所述阈值y₁的数量N和第二信号y＝g(x)的采样点中大于所述阈值y₁的数量M；

c、如果N<M，则第一信号的峰值小于第二信号，否则，第一信号的峰值大于或等于第二信号。

具体的，所述x₁∈(0,T/4)。

进一步，步骤b中计算采样点对应的x所在的区间U为[0,T/4]。

优选的，以采样频率为f对第二信号y＝g(x)进行采样，来统计第二信号y＝g(x)采样点中大于所述阈值y₁的数量M。

优选的，计算第二信号y＝g(x)采样点中大于所述阈值y₁的数量M的公式为：

$M=2*(\frac{T}{4}-x_1)*f$

其中，T为第二信号的周期；

为了实现本发明所述的根据信号强度判断方法快速切换增益的方法的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种快速进行增益切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、对周期为T的信号通过P列放大电路对信号进行放大得到P列放大信号，其中第Q列放大电路的增益小于第Q+1列放大电路的增益，其中P和Q为自然数且P大于或等于2，Q小于P；

b、选取一与第Q+1列放大信号峰值对应的基准信号后；

c、采用如权利要求1所述的方法判断第Q+1列放大信号与基准信号峰值的大小；

d、如果步骤b中选取的基准信号与第Q+1列放大信号峰值的上限对应，则如果第Q+1列放大信号的峰值小于基准信号的峰值，则采用第Q+1列放大信号进行采样，否则选取第Q列放大电路的放大信号后，返回步骤b；如果步骤b中的基准信号与第Q+1列放大信号峰值的下限对应，则如果第Q+1列放大信号的峰值大于基准信号的峰值，则采用第Q+1列放大信号进行采样，否则选取第Q+2列放大电路的放大信号后，返回步骤b。

进一步，所述x₁∈[0,T/4]。

具体的，步骤b中计算采样点对应的x所在的区间U为[0,T/4]。

优选的，以采样频率为f对基准信号进行采样后，统计基准信号的采样点中大于所述参考值的数量M。

优选的，计算基准信号采样点中大于所述参考值的数量M的计算公式为：

$M=2*(\frac{T}{4}-x_1)*f$

其中，T为放大信号的周期；

相对于现有技术，本发明所述的比较信号强度的技术方案能够快速的比较信号强度的大小；采用本发明所述的快速进行增益切换的技术方案比较出信号的强弱，从而选择具有合适增益的放大电路对信号进行放大，能够有效提高采样信号的信噪比，提高采样精度。

为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明。

附图说明

图1是本发明所述的比较周期信号强度的方法的流程图；

图2是本发明所述的快速进行增益切换的方法的流程图；

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1，图1所示为一种比较周期信号强度的方法的流程图。本实施例中，对第一信号y＝f(x)和第二信号y＝g(x)的信号强度进行比较，其中第一信号与第二信号的周期和相位等其他因素相同，不同的是二者的峰值不一样。

本实施例中对第一信号y＝f(x)和第二信号y＝g(x)的峰值进行比较的方法主要包括以下步骤：

步骤S101：对第一信号y＝f(x)进行采样，采样频率为f。选取一靠近第一信号y＝f(x)峰值的参考点x₁，优选的，可以设置x₁∈(0,T/4)，其中T第一信号的周期。根据第一信号y＝f(x)计算得到参考点x₁在第一信号中的对应的阈值y₁＝f(x₁)。

步骤S102：选取一第二信号y＝g(x)，其中第二信号与第一信号的周期相同为T。由于在步骤S101中已经完成采样，可以计算出在一段区间U中第一信号y＝f(x)的采样点中大于阈值y₁＝f(x₁)的采样点的数量N和计算第二信号y＝g(x)的采样点中大于所述阈值y₁的数量M。优选的，可以选择区间U为[0,T/4]。其中，计算M的值可以采用以下方式计算得到：

1)与计算N的方法一样，通过与第一信号相同的采样频率f对第二信号y＝g(x)进行采样，然后计算第二信号y＝g(x)的采样点中，大于阈值y₁的数量M。

2)由于对第一信号的采样频率为f，因此可以通过以下公式计算出M的值：

$M=2*(\frac{T}{4}-x_1)*f$

计算出N和M的值后，转入步骤S103。

步骤S103：根据N和M的值判断第一信号和第二信号的峰值：如果N<M，则第一信号的峰值小于第二信号，否则，第一信号的峰值大于或等于第二信号。

实施例2

一种快速进行增益切换的方法，在信号采集过程中，需要对信号首先进行合适的放大操作，输入信号强度比较小时，需要采用高增益的放大电路进行放大，然而在信号比较强的时候，需要低增益的放大电路进行放大，采用合适增益的放大电路对信号放大来提高信号的信噪比，提高采样信号的精度。

如图2和图3所示，通过该实施例可以快速判断信号的峰值是否符合要求从而判断是否采用该信号作为采样信号。

步骤S201：对周期为T的信号通过P列放大电路对信号进行放大得到P列放大信号，其中第Q列放大电路的增益小于第Q+1列放大电路的增益，其中P和Q为自然数且P大于或等于2，如图3所示，选择其中第Q+1列放大电路对应的放大信号2进行比较。

步骤S202：选取一与第Q+1列放大信号峰值对应的基准信号1后，选定一阈值x₁后计算该阈值x₁在基准信号中对应的参考值y₁。其中基准信号可以选择与放大信号峰值的上限对应也可以选择与其下限对应。如果选择增益从高到低的顺序对放大电路进行的放大信号进行检测，则选择对峰值的下限对应的基准信号；反之，则选择峰值的上限对应的基准信号。

步骤S203：将当前选定的放大信号2以采样频率为f进行采样，并计算放大信号2中大于所述参考值的采样点的数量N和基准信号中大于所述参考值的采样点的数量M；

如图3所示，在放大信号2中大于参考值的点均在区间21中，而基准信号1中大于参考值的点对应的x均在区间11中。

其中，作为一种优选的实施方式，可以将选定的阈值x₁为大小设为x₁∈[0,T/4]，计算采样点对应的x所在的区间U为[0,T/4]。计算M的值可以采用通过以下公式计算：

$M=2*(\frac{T}{4}-x_1)*f.$

步骤S204：如果步骤S202中选择的基准信号1与第Q+1列放大信号峰值的上限对应，则如果N≤M，则采用第Q+1列放大信号进行采样，否则选取第Q列放大电路的放大信号后，返回步骤S202；如果步骤S202中的基准信号1与第Q+1列放大信号峰值的下限对应，则如果N≥M，则采用第Q+1列放大信号进行采样，否则选取第Q+2列放大电路的放大信号后，返回步骤S202。

下面采用一具体实施例对该方法进行具体说明，其中需要选择放大后的信号峰值的范围为2～6：

1)对一正弦信号y＝A sin x通过增益为10的第一放大电路放大为第一信号，通过增益为25的第二放大电路放大为第二信号；

2)选定基准信号y＝2sin x，选定阈值x₁＝π/3，可以计算得到参考值y₁＝sinπ/3＝1.732；

3)对第一信号进行采样，采样频率为128/2π，因此在第一信号的一个周期内，采样点为128个，因此可以统计在区间[0,π/2]中，在这128个采样点中大于1.732的数量N。

对于基准信号y＝2sin x中在区间[0,π/2]大于1.732的数量M，采用如下公式计算：

$M=2*(\frac{T}{4}-x_1)*f$

可以计算得到M值为21个，因此，如果N的值大于21，则第一信号的峰值A大于基准信号的峰值2，可以采用该第一信号作为采用信号，否则，放大后的第一信号过小，对外界干扰敏感，应该采用更大增益的放大电路即增益为25的放大电路进行放大得到的信号进行采用，提高采样的精度。

相对于现有技术，本发明所述的判断两个信号峰值的大小采用的技术方案能够在很短的时间内对信号的峰值进行判断，计算量少，反应灵敏。本发明所述的增益切换的技术方案能够快速判断放大电路的放大信号进行比较，判断该放大电路的增益是否合适，从而切换到一增益合适的放大电路，并采用该合适的放大电路的放大信号作为采样信号，有效的降低了信号对外界干扰的敏感度，提高了采样的精度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种快速进行增益切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、对周期为T的信号通过P列放大电路对信号进行放大得到P列放大信号，其中第Q列放大电路的增益小于第Q+1列放大电路的增益，其中P和Q为自然数且P大于或等于2，Q小于P；

b、选取一与第Q+1列放大信号峰值对应的基准信号后；

c、选定一阈值x₁并计算该阈值x₁在该基准信号中对应的参考值y₁；所述x₁∈[0,T/4]；

d、选取一段区间U；以采样频率为f分别对第Q+1列放大信号与基准信号进行采样，并分别计算在所述区间U内，第Q+1列放大信号的采样点中大于所述参考值y1的数量N和基准信号的采样点中大于所述参考值y₁的数量M；选取的一段区间U为[0,T/4]；

e、如果步骤b中选取的基准信号与第Q+1列放大信号的峰值的上限对应，则如果N≤M，则采用第Q+1列放大信号进行采样，否则选取第Q列放大电路的放大信号后，返回步骤b；如果步骤b中的基准信号与第Q+1列放大信号的峰值的下限对应，则如果N≥M，则采用第Q+1列放大信号进行采样，否则选取第Q+2列放大电路的放大信号后，返回步骤b。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算基准信号采样点中大于所述参考值的数量M的计算公式为：

$M=2*(\frac{T}{4}-x_1)*f$

其中，T为放大信号的周期。