CN107843767A - 用于频谱分析的信号处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于频谱分析的信号处理方法和系统，方法包括以下步骤：获取信号的频点集合，从所述频点集合中提取有效频点；根据所述频点集合绘制频谱图，以及根据所述有效频点绘制频谱表；其中，所述频谱图中包括所述频点集合对应的频谱曲线，所述频谱表中包括所述有效频点对应的幅度信息；将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射，根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的幅度信息。上述方法和系统能够直接从频谱表中读取对应的幅度信息和相位信息，从而能够准确获取有用频点的频点信息，提高了频点信息获取的准确度和效率。

Description

用于频谱分析的信号处理方法和系统

技术领域

本发明涉及频谱分析技术领域，特别是涉及一种用于频谱分析的信号处理方法和系统。

背景技术

频谱分析是基于快速傅里叶变换将时域信号转换为频域信号的分析方法，可获得信号的频率结构以及各频率成分的幅值分布和相位信息。广泛用于信号处理，故障诊断，图像分析等领域。

频谱分析结果一般采用频谱图的方式来展现，频谱图是以频率和幅值(或能量大小)为坐标，将频点描绘成折线的一种图。在频谱分析结果中，频点数量往往较多，使用频谱图的展现方式能将这大量数据形象地展现。以示波器为例，示波器是一种常用的频谱分析工具，现代数字示波器是集信号采集、存储与分析功能于一体的分析仪器，因其具有信号采集前端与可视化界面，可以方便的在现场对信号进行各种分析和处理，也适用于现场对信号进行频谱分析。信号通过示波器的探头采集，在内部存储，进行FFT(Fast FourierTransformation，快速傅里叶变换)运算后，得到频点集合，然后将该频点集合绘制成频谱图，并在屏幕上显示。

然而，传统的频谱图上的频点数量众多，并且频谱图只通过坐标轴定标，难以准确获取有用频点的频点信息。

发明内容

基于此，有必要针对难以准确获取有用频点的频点信息的问题，提供一种用于频谱分析的信号处理方法和系统。

一种用于频谱分析的信号处理方法，包括以下步骤：

获取信号的频点集合，从所述频点集合中提取有效频点；

根据所述频点集合绘制频谱图，以及根据所述有效频点绘制频谱表；其中，所述频谱图中包括所述频点集合对应的频谱曲线，所述频谱表中包括所述有效频点对应的幅度信息；

将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射，根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的幅度信息。

一种用于频谱分析的信号处理系统，包括：

提取模块，用于获取信号的频点集合，从所述频点集合中提取有效频点；

绘制模块，用于根据所述频点集合绘制频谱图，以及根据所述有效频点绘制频谱表；其中，所述频谱图中包括所述频点集合对应的频谱曲线，所述频谱表中包括所述有效频点对应的幅度信息；

第一关联映射模块，用于将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射，根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的幅度信息。

上述用于频谱分析的信号处理方法和系统，根据信号的频点集合绘制频谱图，根据有效频点绘制频谱表，并将频谱表上的有效频点与频谱图上对应的有效频点进行关联映射，在需要获取频谱图中频谱曲线上的有效频点信息时，直接从频谱表中读取对应的幅度信息，从而能够准确获取有用频点的频点信息，提高了频点信息获取的准确度和效率。

附图说明

图1为一个实施例的用于频谱分析的信号处理方法流程图；

图2为一个实施例的提取有效频点的流程图；

图3为一个实施例的排序后的频谱表的示意图；

图4为一个实施例的示波器控件的示意图；

图5为一个实施例的显示界面示意图；

图6为一个实施例经过频点定位和缩放以后的显示界面示意图；

图7为一个实施例的用于频谱分析的信号处理系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于频谱分析的信号处理方法，可包括以下步骤：

S1，获取信号的频点集合，从所述频点集合中提取有效频点；

其中，获取频点集合的操作可通过FFT变换实现。经过FFT变换后得到的频点集合是一个总集，其数量根据FFT的样本点数决定。以4M样本点为例，其FFT结果会包含2M个频点值，但实际上，信号的有效频点是有限的，这些有效频点包括信号的主频，谐波，干扰成分等，对于大部分的情况其需要分析的频点最多在10～20个之间。因此，将不需要关注的频点滤除，提取有效频点，将极大地提高频谱分析效率。

有效频点在频谱中有特殊表现，在一个实施例中，本发明可根据如下策略提取有效频点：

(1)是直流分量；

(2)是极大值且大于预设阈值。提取有效频点的流程如图2所示。对于所有频点，依次遍历条件(1)是直流分量，(2)是极大值且大于预设阈值，符合其中任一条件的频点会被提取并保存，用于后面频谱表绘制与关联操作使用，其余的频点不需要关注，因此被丢弃。

预设阈值可以设置为0或者不设置，这时所有的极大值点都会被认为有效频点并参与频谱表绘制。实际使用中都会设置阈值，可极大提高系统的实用性。

此处，条件(1)直流分量的判断依据是频点的频率，具体地，可以获取所述频点集合中频点的频率值，若所述频率值为零，表示该频点是直流分量，从而可以判定该频点为有效频点；条件(2)是极大值的判断依据是当前频点幅值与前一频点幅值以及后一频点幅值的大小关系以及当前频点的幅值与预设的幅度阈值的大小关系，具体地，可以获取频点集合中频点的幅值，若该频点的幅值大于前一频点的幅值，该频点的幅值大于后一频点的幅值，且当前频点的幅值大于预设的幅度阈值，则判定所述频点为有效频点。进一步地，如果采用示波器进行频谱分析，该预设的幅度阈值可以是示波器的识别阈值，该识别阈值可根据示波器系统的模拟输入前端决定，为示波器最小识别电压；具体地，可以获取所述频点集合中频点的幅值，若所述频点的幅值大于预设的幅度阈值，判定所述频点为有效频点。

S2，根据所述频点集合绘制频谱图，以及根据所述有效频点绘制频谱表；其中，所述频谱图中包括所述频点集合对应的频谱曲线，所述频谱表中包括所述有效频点对应的幅度信息；

进一步地，频谱表中还可以包括有效频点对应的相位信息。在一个实施例中，由于在频谱分析时，幅值较大的频点代表在信号中该频率的成分较大，是关注的重点，因此，可选地，在本步骤中，在绘制频谱表时，可以对有效频点中的非直流分量进行排序，然后根据有效频点中的直流分量与排序后的非直流分量建立频谱表。本发明提供两种排序方法，第一种是按照有效频点的频率排序，第二种是按照有效频点的幅值排序。将提取出的有效频点依次排列，并绘制成表格，即为频谱表，两种排序效果如图3所示。其中，图3左半边为根据频率进行排序的结果，右半边为根据幅度进行排序的结果。直流分量在绘制频谱表时可单独处理，不需要排序，即可放在序号为0的位置，并标记为DC。

S3，将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射，根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的幅度信息。

进一步地，若频谱表中包括有效频点对应的相位信息，本步骤还可以根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的相位信息。在一个实施例中，频点定位功能的实现是建立在关联映射操作上的，频谱图被绘制后，只是作为一个折线图存在，频谱表中的频点要与折线图的位置对应，必须建立映射关系。在一个实施例中，建立映射的方式是根据所述频谱图中各个有效频点的频率与所述频谱图的频率范围计算所述频谱图中各个有效频点对应的像素点；将所述像素点与所述频谱表中对应的有效频点进行关联映射。根据该关联映射，在选中频谱表中的目标有效频点时，可自动在频谱图上定位所述目标有效频点对应的像素点。换算公式如下：

C＝fre_d/range*N；

式中，C为有效频点的像素位置，fre_d为有效频点的频率，range为频谱图的频率范围，N为频谱图上的像素点的总数。

通过采用上述用于频谱分析的信号处理方法，能提取出频谱分析的有用信息，在需要获取频谱图中频谱曲线上的有效频点信息时，直接从频谱表中读取对应的幅度信息和相位信息，从而能够准确获取有用频点的频点信息，提高了频点信息获取的准确度和效率。

在本发明的另一个实施例中，上述频谱图和频谱表可用于示波器中。具体地，可以将所述频谱图上的频谱曲线与频谱表中的幅度信息显示在示波器的显示界面上。进一步地，还可以将频谱图上的频谱曲线与频谱表中的幅度信息和相位信息共同显示在示波器的显示界面上。这里首先说明一下，在传统的基于示波器的频谱分析方式中，频谱可通过示波器的3个旋钮来控制，假设分别是旋钮A，旋钮M1，旋钮M2。各旋钮的功能如下：

1)旋转旋钮A，调节当前选中的菜单项；

2)旋转旋钮M1，调节垂直定标；

3)旋转旋钮M2，调节垂直偏移。

频谱图绘制显示以后，需要进一步分析其频谱成分。例如，可通过旋钮调节菜单中的中心频率项，将需要观察的频点移动到频谱图中央。

示波器虽然具备了频谱分析的条件和功能，但受限于界面以及其面板操作，对于多数应用场合，要获取真正有用信息，传统的基于示波器的频谱分析方式操作都比较繁琐；只依靠频谱图观察，也很难获取全部有用的信息。总结其缺点如下：

1)缩放和移动频谱的操作繁琐，不便于观察频谱；

2)没有对数据进行过滤或提取，只从频谱图很难获取有用信息；

3)只通过坐标轴定标，无法准确获取有用频点的幅值(或能量)；

4)难以对比信号主频及其谐波之间的比例关系；

5)难以定位谐波或其它干扰的频点位置。

针对示波器的操作特点，本发明在使用旋钮操作频谱的基础上，增加了频谱表与频谱图的映射操作，可快速对频点进行定位和分析。在一个实施例中，在将频谱图与频谱表显示在示波器上之后，可以接收对所述频谱表中的目标有效频点的选择指令；响应所述选择指令并根据所述关联映射在所述频谱图上定位所述目标有效频点对应的像素点。进一步地，还可以接收用户经所述示波器输入的模式选择指令；根据所述模式选择指令确定对所述频谱图执行的调整操作；根据所述调整操作对所述频谱图的显示状态进行调整。

各种指令的接收可通过示波器的可用控件来实现。示波器的可用控件包括面板中的旋钮以及按键，如图4所示是示波器按键面板的一部分，包含3个控件分别是旋钮A，旋钮B，以及按键S。本发明可通过这3个控件完成频谱操作。

1)模式选择及频谱移动

上述模式即对频谱图的操作模式，可包括操作方向模式、放大模式和移动模式。在一个实施例中，可通过以下方式进行操作模式选择：

按下S：切换操作方向(左右操作/上下操作)；具体地，若当前操作方向模式为左右操作，按下按键S之后，可将操作方向模式切换为上下操作。

按下旋钮A：切换操作模式(放大模式/移动模式)；具体地，若当前操作模式为放大模式，按下旋钮A之后，可将操作模式切换为移动模式。

进一步地，左旋旋钮A：放大模式下，缩小频谱；移动模式下，左移或上移频谱；

进一步地，右旋旋钮A：放大模式下，放大频谱；移动模式下，右移或下移频谱。

2)频点定位

左旋旋钮B：上移频谱表光标；

右移旋钮B：下移频谱表光标；

按下旋钮B：跳转至目标频点。

B旋钮是频谱表的选择旋钮，旋转B旋钮，是上下选中频谱表的项。相应的，按下B旋钮，是根据当前选中的项(即选中了一个频点)，在频谱图中定位到目标位置，在实例中，此时频谱图应该会移动，使目标频点展现在一个显眼的位置，例如屏幕中央。

频谱分析的结果，基本可以从频谱表上获得，但频谱分析的过程也需要观察某个频点的频谱特性，如频谱泄露情况，旁边是否有其它细微干扰等，这时候就需要定位到该频点处仔细分析。如前文所述，在示波器上定位具体频点分析的操作是很不方便的，本发明提供了一种适合示波器操作的频点定位方法，具体可包括：

1)旋转旋钮B，在频谱表中选中需观察的目标有效频点；

2)按下旋钮B，在频谱图中定位到目标有效频点所在的位置；

3)旋转旋钮A，将频谱波形缩放到合适的大小。上述用于频谱分析的信号处理方法，结合仪器的特点，提供了便捷有效的操作来观察频谱分析结果，能够通过频谱表快速定位到频谱图上对应的目标有效频点，达到了简化用户操作的目的。同时，通过频谱表过滤掉了无用的频点信息，只保留有效频点信息，并且通过频谱表能够直观分析和同时对比包括信号主频、谐波及其他干扰在内的多个频点。另外，频谱表中记录了有效频点的幅度信息，便于对比信号主频与其谐波之间的比例关系。

应当说明的是，上述旋钮及其操作方式只是一种示例性说明，本发明还可以通过其他示波器控件或对上述旋钮采用其他控制方式来实现类似的控制操作，例如，通过触屏方式实现，此处不再赘述。

信号经过FFT计算得到频点集合后，本发明对该频点集合进行了有效频点提取，以频谱表的形式展现，并结合频谱图加入关联映射操作，本发明的一个具体实例如图5所示。该实例中输入的是100KHz的方波，对此波形进行FFT后，得到图5下半部分的FFT分析结果。其中左侧的是频谱图，右侧的是频谱表，两者可同时观察。频谱图可由图框，坐标网格，坐标值，频谱曲线(折线部分)，本次FFT结果的信息(样本点数N，频谱分辨率△f，采样率Sa，总谐波失真THD，信噪比SNR等)，以及当前操作模式图示(Zoom/Move)等组成。这里指频谱图的操作模式，Zoom：放大模式，Move：移动模式，在这个实例中，是通过按下旋钮A来切换的。

频谱表可由表框，表格线，表格内容等组成。频谱表表头为序号，频点频率/Hz，幅值/V，相位/r(弧度)，内容为提取的有效频点信息，每一行代表一个有效频点，除直流分量外，其余有效频点按照频率或者幅值排序，因直流分量的特殊性，将其放在序号0位置方便使用者观察。

有效频点的信息可从频谱表直接读出，无需使用坐标刻度量化；多个频点的信息可从频谱表直接比对，免去大量的频谱操作。根据现代频谱分析理论可知，100KHz的方波是由100KHz及其奇数次正弦波无穷叠加而成，即其频谱分析结果应主要包含100KHz、300KHz、500KHz……等频率成分。如频谱表所示，这些主要频点都被提取出来并按照幅值排序，频谱分析一目了然。

本发明的一个频点定位实施例如图6所示，该实施例中对100KHz的频点进行了定位操作。其操作步骤是旋转B旋钮，选中频谱表中100KHz的频点项，然后按下旋钮B，跳转至该频点。在该实施例中，跳转的体现为频谱图移动，使100KHz的频点展现在屏幕中央，以此达到快捷观察100KHz及其附近频点的频谱状况。

如图7所示，本发明还提供一种用于频谱分析的信号处理系统，可包括：

提取模块10，用于获取信号的频点集合，从所述频点集合中提取有效频点；

其中，获取频点集合的操作可通过FFT变换实现。经过FFT变换后得到的频点集合是一个总集，其数量根据FFT的样本点数决定。以4M样本点为例，其FFT结果会包含2M个频点值，但实际上，信号的有效频点是有限的，这些有效频点包括信号的主频，谐波，干扰成分等，对于大部分的情况其需要分析的频点最多在10～20个之间。因此，将不需要关注的频点滤除，提取有效频点，将极大地提高频谱分析效率。

有效频点在频谱中有特殊表现，在一个实施例中，本发明可根据如下策略提取有效频点：

(1)是直流分量；

(2)是极大值且大于预设阈值。

提取有效频点的流程如图2所示。对于所有频点，依次遍历条件(1)是直流分量，(2)是极大值且大于预设阈值，符合其中任一条件的频点会被提取并保存，用于后面频谱表绘制与关联操作使用，其余的频点不需要关注，因此被丢弃。

预设阈值可以设置为0或者不设置，这时所有的极大值点都会被认为有效频点并参与频谱表绘制。实际使用中都会设置阈值，可极大提高系统的实用性。

此处，条件(1)直流分量的判断依据是频点的频率，具体地，可以获取所述频点集合中频点的频率值，若所述频率值为零，表示该频点是直流分量，从而可以判定该频点为有效频点；条件(2)是极大值的判断依据是当前频点幅值与前一频点幅值以及后一频点幅值的大小关系以及当前频点的幅值与预设的幅度阈值的大小关系，具体地，可以获取频点集合中频点的幅值，若该频点的幅值大于前一频点的幅值，该频点的幅值大于后一频点的幅值，且当前频点的幅值大于预设的幅度阈值，则判定所述频点为有效频点。进一步地，如果采用示波器进行频谱分析，该预设的幅度阈值可以是示波器的识别阈值，该识别阈值可根据示波器系统的模拟输入前端决定，为示波器最小识别电压；具体地，可以获取所述频点集合中频点的幅值，若所述频点的幅值大于预设的幅度阈值，判定所述频点为有效频点。

绘制模块20，用于根据所述频点集合绘制频谱图，以及根据所述有效频点绘制频谱表；其中，所述频谱图中包括所述频点集合对应的频谱曲线，所述频谱表中包括所述有效频点对应的幅度信息；

进一步地，频谱表中还可以包括有效频点对应的相位信息。在一个实施例中，由于在频谱分析时，幅值较大的频点代表在信号中该频率的成分较大，是关注的重点，因此，可选地，在本模块中，在绘制频谱表时，可以对有效频点中的非直流分量进行排序，然后根据有效频点中的直流分量与排序后的非直流分量建立频谱表。本发明提供两种排序方法，第一种是按照有效频点的频率排序，第二种是按照有效频点的幅值排序。将提取出的有效频点依次排列，并绘制成表格，即为频谱表，两种排序效果如图3所示。直流分量在绘制频谱表时可单独处理，不需要排序，即可放在序号为0的位置，并标记为DC。

关联映射模块30，用于将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射，根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的幅度信息。

进一步地，若频谱表中包括有效频点对应的相位信息，本步骤还可以根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的相位信息。在一个实施例中，频点定位功能的实现是建立在关联映射操作上的，频谱图被绘制后，只是作为一个折线图存在，频谱表中的频点要与折线图的位置对应，必须建立映射关系。在一个实施例中，建立映射的方式是根据所述频谱图中各个有效频点的频率与所述频谱图的频率范围计算所述频谱图中各个有效频点对应的像素点；将所述像素点与所述频谱表中对应的有效频点进行关联映射。根据该关联映射，在选中频谱表中的目标有效频点时，可自动在频谱图上定位所述目标有效频点对应的像素点。换算公式如下：

C＝fre_d/range*N；

式中，C为有效频点的像素位置，fre_d为有效频点的频率，range为频谱图的频率范围，N为频谱图上的像素点的总数。

通过采用上述用于频谱分析的信号处理方法，能提取出频谱分析的有用信息，在需要获取频谱图中频谱曲线上的有效频点信息时，直接从频谱表中读取对应的幅度信息和相位信息，从而能够准确获取有用频点的频点信息，提高了频点信息获取的准确度和效率。

在本发明的另一个实施例中，上述频谱图和频谱表可用于示波器中。具体地，可以将所述频谱图上的频谱曲线与频谱表中的幅度信息和相位信息显示在示波器的显示界面上。进一步地，还可以将频谱图上的频谱曲线与频谱表中的幅度信息和相位信息共同显示在示波器的显示界面上。这里首先说明一下，在传统的基于示波器的频谱分析方式中，频谱可通过示波器的3个旋钮来控制，假设分别是旋钮A，旋钮M1，旋钮M2。各旋钮的功能如下：

1)旋转旋钮A，调节当前选中的菜单项；

2)旋转旋钮M1，调节垂直定标；

3)旋转旋钮M2，调节垂直偏移。

频谱图绘制显示以后，需要进一步分析其频谱成分。例如，可通过旋钮调节菜单中的中心频率项，将需要观察的频点移动到频谱图中央。

示波器虽然具备了频谱分析的条件和功能，但受限于界面以及其面板操作，对于多数应用场合，要获取真正有用信息，传统的基于示波器的频谱分析方式操作都比较繁琐；只依靠频谱图观察，也很难获取全部有用的信息。总结其缺点如下：

1)缩放和移动频谱的操作繁琐，不便于观察频谱；

2)没有对数据进行过滤或提取，只从频谱图很难获取有用信息；

3)只通过坐标轴定标，无法准确获取有用频点的幅值(或能量)；

4)难以对比信号主频及其谐波之间的比例关系；

5)难以定位谐波或其它干扰的频点位置。

针对示波器的操作特点，本发明在使用旋钮操作频谱的基础上，增加了频谱表与频谱图的映射操作，可快速对频点进行定位和分析。在一个实施例中，在将频谱图与频谱表显示在示波器上之后，可以接收对所述频谱表中的目标有效频点的选择指令；响应所述选择指令并根据所述关联映射在所述频谱图上定位所述目标有效频点对应的像素点。进一步地，还可以接收用户经所述示波器输入的模式选择指令；根据所述模式选择指令确定对所述频谱图执行的调整操作；根据所述调整操作对所述频谱图的显示状态进行调整。

各种指令的接收可通过示波器的可用控件来实现。示波器的可用控件包括面板中的旋钮以及按键，如图4所示是示波器按键面板的一部分，包含3个控件分别是旋钮A，旋钮B，以及按键S。本发明可通过这3个控件完成频谱操作。

1)模式选择及频谱移动

上述模式即对频谱图的操作模式，可包括操作方向模式、放大模式和移动模式。在一个实施例中，可通过以下方式进行操作模式选择：

按下S：切换操作方向(左右操作/上下操作)；具体地，若当前操作方向模式为左右操作，按下按键S之后，可将操作方向模式切换为上下操作。

按下旋钮A：切换操作模式(放大模式/移动模式)；具体地，若当前操作模式为放大模式，按下旋钮A之后，可将操作模式切换为移动模式。

进一步地，左旋旋钮A：放大模式下，缩小频谱；移动模式下，左移或上移频谱；

进一步地，右旋旋钮A：放大模式下，放大频谱；移动模式下，右移或下移频谱。

2)频点定位

左旋旋钮B：上移频谱表光标；

右移旋钮B：下移频谱表光标；

按下旋钮B：跳转至目标频点。

B旋钮是频谱表的选择旋钮，旋转B旋钮，是上下选中频谱表的项。相应的，按下B旋钮，是根据当前选中的项(即选中了一个频点)，在频谱图中定位到目标位置，在实例中，此时频谱图应该会移动，使目标频点展现在一个显眼的位置，例如屏幕中央。

频谱分析的结果，基本可以从频谱表上获得，但频谱分析的过程也需要观察某个频点的频谱特性，如频谱泄露情况，旁边是否有其它细微干扰等，这时候就需要定位到该频点处仔细分析。如前文所述，在示波器上定位具体频点分析的操作是很不方便的，本发明提供了一种适合示波器操作的频点定位方法，具体可包括：

1)旋转旋钮B，在频谱表中选中需观察的目标有效频点；

2)按下旋钮B，在频谱图中定位到目标有效频点所在的位置；

3)旋转旋钮A，将频谱波形缩放到合适的大小。

上述用于频谱分析的信号处理方法，结合仪器的特点，提供了便捷有效的操作来观察频谱分析结果，能够通过频谱表快速定位到频谱图上对应的目标有效频点，达到了简化用户操作的目的。同时，通过频谱表过滤掉了无用的频点信息，只保留有效频点信息，并且通过频谱表能够直观分析和同时对比包括信号主频、谐波及其他干扰在内的多个频点。另外，频谱表中记录了有效频点的幅度信息，便于对比信号主频与其谐波之间的比例关系。

应当说明的是，上述旋钮及其操作方式只是一种示例性说明，本发明还可以通过其他示波器控件或对上述旋钮采用其他控制方式来实现类似的控制操作，例如，通过触屏方式实现，此处不再赘述。

信号经过FFT计算得到频点集合后，本发明对该频点集合进行了有效频点提取，以频谱表的形式展现，并结合频谱图加入关联映射操作，本发明的一个具体实例如图5所示。该实例中输入的是100KHz的方波，对此波形进行FFT后，得到图5下半部分的FFT分析结果。其中左侧的是频谱图，右侧的是频谱表，两者可同时观察。频谱图可由图框，坐标网格，坐标值，频谱曲线(折线部分)，本次FFT结果的信息(样本点数N，频谱分辨率△f，采样率Sa，总谐波失真THD，信噪比SNR等)，以及当前操作模式图示(Zoom/Move)等组成。这里指频谱图的操作模式，Zoom：放大模式，Move：移动模式，在这个实例中，是通过按下旋钮A来切换的。

频谱表可由表框，表格线，表格内容等组成。频谱表表头为序号，频点频率/Hz，幅值/V，相位/r(弧度)，内容为提取的有效频点信息，每一行代表一个有效频点，除直流分量外，其余有效频点按照频率或者幅值排序，因直流分量的特殊性，将其放在序号0位置方便使用者观察。

有效频点的信息可从频谱表直接读出，无需使用坐标刻度量化；多个频点的信息可从频谱表直接比对，免去大量的频谱操作。根据现代频谱分析理论可知，100KHz的方波是由100KHz及其奇数次正弦波无穷叠加而成，即其频谱分析结果应主要包含100KHz、300KHz、500KHz……等频率成分。如频谱表所示，这些主要频点都被提取出来并按照幅值排序，频谱分析一目了然。

本发明的一个频点定位实施例如图6所示，该实施例中对100KHz的频点进行了定位操作。其操作步骤是旋转B旋钮，选中频谱表中100KHz的频点项，然后按下旋钮B，跳转至该频点。在该实施例中，跳转的体现为频谱图移动，使100KHz的频点展现在屏幕中央，以此达到快捷观察100KHz及其附近频点的频谱状况。

本发明的用于频谱分析的信号处理系统与本发明的用于频谱分析的信号处理方法一一对应，在上述用于频谱分析的信号处理方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于用于频谱分析的信号处理系统的实施例中，特此声明。

在一个实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例的用于频谱分析的信号处理方法。

上述计算机可读存储介质执行的方法的其他实施例与前文用于频谱分析的信号处理方法的实施例相同，此处不再赘述。

在另一个实施例中，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例的用于频谱分析的信号处理方法。

上述计算机设备的处理器执行的方法的其他实施例与前文用于频谱分析的信号处理方法的实施例相同，此处不再赘述。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取信号的频点集合，从所述频点集合中提取有效频点；

根据所述频点集合绘制频谱图，以及根据所述有效频点绘制频谱表；其中，所述频谱图中包括所述频点集合对应的频谱曲线，所述频谱表中包括所述有效频点对应的幅度信息；

将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射，根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的幅度信息。

2.根据权利要求1所述的用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，所述频谱表中还包括所述有效频点对应的相位信息；

所述用于频谱分析的信号处理方法还包括以下步骤：

根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的相位信息。

3.根据权利要求1所述的用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，从所述频点集合中提取有效频点的步骤包括：

获取所述频点集合中频点的频率值，若所述频率值为零，判定所述频点为有效频点；

或者

获取所述频点集合中频点的幅值，若所述频点的幅值大于前一频点的幅值，所述频点的幅值大于后一频点的幅值，且所述频点的幅值大于预设的幅度阈值，判定所述频点为有效频点。

4.根据权利要求1所述的用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，根据所述有效频点绘制频谱表的步骤包括：

依据各个有效频点的频率值或者幅值对所述有效频点中的非直流分量进行排序；

根据所述有效频点中的直流分量与排序后的非直流分量建立频谱表。

5.根据权利要求1所述的用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射的步骤包括：

根据所述频谱图中各个有效频点的频率与所述频谱图的频率范围计算所述频谱图中各个有效频点对应的位置；

将所述位置与所述频谱表中对应的有效频点进行关联映射。

6.根据权利要求5所述的用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，在将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射之后，还包括以下步骤：

将所述频谱图上的频谱曲线与频谱表中的幅度信息显示在示波器的显示界面上；

或者

将所述频谱图上的频谱曲线与频谱表中的幅度信息和相位信息显示在示波器的显示界面上。

7.根据权利要求6所述的用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：

接收对所述频谱表中的目标有效频点的选择指令；

响应所述选择指令并根据所述关联映射在所述频谱图上定位所述目标有效频点对应的位置。

8.根据权利要求6所述的用于频谱分析的信号处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：

接收用户经所述示波器输入的模式选择指令；

根据所述模式选择指令确定对所述频谱图执行的调整操作；

根据所述调整操作对所述频谱图的显示状态进行调整。

9.一种用于频谱分析的信号处理系统，其特征在于，包括：

提取模块，用于获取信号的频点集合，从所述频点集合中提取有效频点；

绘制模块，用于根据所述频点集合绘制频谱图，以及根据所述有效频点绘制频谱表；其中，所述频谱图中包括所述频点集合对应的频谱曲线，所述频谱表中包括所述有效频点对应的幅度信息；

第一关联映射模块，用于将所述频谱表上的有效频点与所述频谱图上对应的有效频点进行关联映射，根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的幅度信息。

10.根据权利要求9所述的用于频谱分析的信号处理系统，其特征在于，所述频谱表中还包括所述有效频点对应的相位信息；

所述用于频谱分析的信号处理系统还包括：

第二关联映射模块，用于根据所述映射从所述频谱表中读取所述频谱曲线上的有效频点对应的相位信息。