CN108414808A - 用于探测动态数据信号的动态测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括测量设备(14)的动态测量系统(10)。测量系统(10)具有采集单元(20)以及被配置为将数字信号进行后处理的后处理单元(22)。所述后处理单元(22)具有被配置为以至少两种不同的模式运行的至少一个信号校正滤波器(24)来处理所述数字信号。所述信号校正滤波器(24)至少具有在第一模式中被使用的第一信号校正滤波器设置和在第二模式中被使用的第二信号校正滤波器设置。此外，所述测量系统(10)具有被配置为选择所述第一模式或所述第二模式的切换单元(26)，所述切换单元(26)被配置为基于所述数据信号中的事件来动态地运行。所述信号校正滤波器(24)包括时变系数。此外，还公开了一种用于探测动态数据信号的方法。

Description

用于探测动态数据信号的动态测量系统和方法

技术领域

本发明涉及用于探测动态数据信号的动态测量系统和方法。

背景技术

在现有技术中，包括被用于被测设备的不同运行模式的不同探针的用于探测数字信号的测量系统是已知的。相应地，不同探针被配置为用于特定目的。例如，提供快速探针用于测量设备的高速模式。该快速探针可以由差分探针建立。此外，可以提供慢速探针用在测量系统的低功率模式中。慢速探针由例如质量参考的探针建立。

如果测量系统被用于探测在探测期间动态地改变其特性的被测设备，则必须执行不同的测量。例如，使用至少两个不同的测量系统，其中这些测量系统被配置为在使用适当探针时以不同的模式运行。可以同时地或顺序地使用不同的测量系统。

可替选地，被测设备由单个测量系统在使用适配于被测设备的运行模式的不同校正的时候以顺序方式测量多次。例如，在高速模式中以特定源阻抗进行去嵌入，并且在低功率模式中以另一源阻抗进行去嵌入。手动设置不同源阻抗。

然而，由于不同的测量必须被适当地比较和缩放，所以执行不同的测量总是需要额外的工作量。此外，由于被测设备必须至少被接触两次，所以这可能是错误的来源。

EP 2 787 355 A2示出了具有分离单元的测量系统，所述分离单元能够识别和分离与不同特性相关的波形的不同部分，使得不同部分可以由具有适当设置的不同滤波器来处理。因此，每个信号部分由具有适当的恒定设置的相应滤波器来处理。

EP 2 491 856 A1示出了用于监控人的脉搏的脉搏检测手表，其中提供了包括两个不同滤波器的滤波器单元以及被配置为在一定时间段之后在两个滤波器之间切换的滤波器切换部分。

因此，需要一种确保以更有效的方式来测量动态数据信号并且同时降低错误风险的测量系统和方法。

发明内容

本发明提供了一种用于探测动态数据信号的动态测量系统，其包括：

测量设备，其具有被配置为从探针接收探测信号的探针接口，其中探测信号对应于动态数据信号，

采集单元，其被配置为获取探测信号并且将探测信号数字化为数字信号，以及

后处理单元，其被配置为将数字信号进行后处理，其中后处理单元具有被配置为至少以两种不同模式运行来处理数字信号的至少一个信号校正滤波器，其中信号校正滤波器至少具有在第一模式中被使用的第一信号校正滤波器设置以及在第二模式中被使用的第二信号校正滤波器设置，

其中提供切换单元，其被配置为选择第一模式或第二模式，其中该切换单元被配置为基于数据信号中的事件动态地运行，

其中信号校正滤波器包括时变系数。

此外，本发明提供了一种用于探测动态数据信号的方法，其具有以下步骤：

-提供探针以用于探测动态数据信号，

-提供测量设备，其具有探针接口以用于接收对应于动态数据信号的探测信号，

-在后处理单元中处理由探针接收到的探测信号，并且

-基于数据信号中的事件选择第一模式或第二模式，使得信号校正滤波器以第一信号滤波器设置或第二信号滤波器设置被设置以用于处理探测信号，

其中信号校正滤波器包括随时间而被适配的时变系数。

本发明基于这样的发现：自从使用了至少一个信号校正滤波器以后，测量时间和测量工作量可以被显著减少，其中信号校正滤波器的特性(特别是其时变系数)关于被探测的被测设备的动态变化特性随时间被动态地适配。该适配在探测期间或收集到的探测信号的后处理期间被执行。被测设备的动态数据信号由探针转换为探测信号，所述探测信号被转发至包括信号校正滤波器的后处理单元中。由于信号校正滤波器的特性(特别是时变系数)关于被测设备的变化特性随时间被适当地适配，所以即使被测设备随时间动态地改变其特性，也仅需要单个接触来探测被测设备。因此，不必要对通过不同测量而获得的测量结果进行合成。由于信号校正滤波器的特性是以动态方式被适配的，所以不必使用不同的滤波器，特别是不必接通或关断滤波器以使测量系统适配于被探测的被测设备的特性的动态变化。被测设备的动态变化特性可以与被探测的被测设备的变化的运行模式有关。因此，被测设备的这些变化特性可以在没有再次接触被测设备的情况下，由相同的测量系统来进行测量。因此，探测被测设备时的错误风险被降低。在适配信号校正滤波器的设置同时，后处理单元以相应的模式进行切换。信号校正滤波器的动态适配确保：即使测量条件随时间变化，也可以正确地进行测量。因此，所使用的信号校正滤波器是可调谐的。信号校正滤波器可以由数字滤波器(特别是数字信号处理滤波器(DSP滤波器))来建立，其被用于移除由于探针的离散输入阻抗而造成的失配所引起的不期望的效应。后处理单元可以被配置为以数字方式处理对应于接收到的探测信号的数字信号。因此，后处理单元可以被实施在专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中。一般来说，后处理单元可以被配置为执行被测设备的阻抗匹配。因此，不再有必要在探针自身中进行阻抗匹配。可以适当降低测量系统的成本。一般来说，由动态测量系统来确保时变校正。

所述滤波器为具有一个输入和一个输出的单个滤波器。

所述探测到的动态数据信号可以是被测设备的信号。

例如，所述动态数据信号为电信号。

此外，测量系统，特别是后处理单元，可以包括两个不同的信号校正滤波器(每个被提供用于专用模式)。因此，第一信号校正滤波器在后处理单元的第一模式中被提供，而第二信号校正滤波器在后处理单元的第二模式中被提供。两个信号校正滤波器都包括动态地适配于动态数据信号的时变系数，特别是其随时间的变化特性。因此，第一信号校正滤波器对应于第一信号校正滤波器设置，而第二信号校正滤波器对应于第二信号校正滤波器设置。

测量设备可以包括采集单元、后处理单元和切换单元，使得测量设备被连接至直接接触被测设备的探针来收集动态数据信号。

根据一个方面，信号校正滤波器被配置为随时间适配其特性。可以在使用测量系统来探测被测设备的同时(特别是动态数据信号)实时适配特性。适当地控制信号校正滤波器，使得其特性基于探测到的数据信号的特性而被设定。

根据另一方面，提供了检测单元，其被配置为检测探测信号中的事件。检测单元检测探测信号中的可能对应于被测设备的另一运行模式的特定事件。因此，检测单元被配置为检测对应于数据信号中的动态变化的探测信号中的动态变化。基于事件的检测，检测单元可以控制切换单元，使得切换单元选择适当模式，其继而相应地改变信号校正滤波器的设置。此外，基于检测到的事件适配信号校正滤波器的特性(特别是其时变系数)。检测单元可以被集成在测量设备中。

此外，可以提供触发单元，其被配置为从数据信号导出至少一个事件以控制后处理单元。触发单元关于被配置为触发探测的开始的记录触发单元而分离地形成。触发单元关于动态变化的探测信号(特别是可能关乎于被测设备的不同运行模式的探测信号的变化特性)而特别地经由切换单元来控制后处理单元。例如，检测单元具有触发功能，使得检测单元包括触发单元。换句话说，检测单元和触发单元可以在彼此中被实施。当在数据信号中检测到的事件上触发的同时，后处理单元(特别是所述至少一个信号校正滤波器)由触发单元设置在对应的模式中。因此，基于触发事件来适配信号校正滤波器的设置。例如，触发单元控制切换单元，使得信号校正滤波器的设置从第一信号校正滤波器设置改变到第二信号校正滤波器设置。此外，可以基于触发事件适当地适配时变系数。

触发单元可以被配置为自动适配信号校正滤波器，特别是信号校正滤波器的时变系数。因此，不需要手动输入来适配信号校正滤波器的设置和特性。因此，由于在数据信号中检测到的事件，所述至少一个信号校正滤波器的校正参数被触发。触发单元可以是模式触发器。

另一方面设置了动态测量系统包括探针，特别地其中检测单元被集成在探针中。当后处理单元被适当地适配时，该探针适用于高电压和低电压信号。特别地，对于动态探测信号，单个探针是足够的。探针可以包括检测单元，使得事件被探针检测到了。在探测到的动态数据信号中检测事件。此外，可以经由探针指示这种事件的发生，例如通过发光二极管。

此外，测量设备可以是示波器，特别地其中探测单元被集成在示波器中。示波器与探针相连接，使得被测设备与探针接触，用于生成探测信号，其被转发至示波器用于分析目的。检测单元检测探测信号或数字信号中的事件，其中探测信号和数字信号对应于动态数据信号。因此，探测信号或数字信号中的事件的发生意味着事件在动态数据信号中发生。

例如，第一模式为高电压模式和/或第二模式为低电压模式。因此，当所述至少一个信号校正滤波器的设置和特性(特别是时变系数)被相应地适配时，单个测量系统适于处理高电压和低电压探测信号。

此外，第一模式可以是单端模式和/或第二模式可以是差分模式。探针可以具有两个不同的触点以用于探测第一信号和第二信号，例如正线和负线。这些信号中的一个可以是恒定的，与诸如接地的恒定电压有关。可替选地，两个信号相互补充。

根据另一方面，动态测量系统被配置为使用单个探针，使得在探测动态数据信号期间，测量设备的单个测量通道被占用。因为仅一个测量通道被占用，所以测量设备(特别是示波器)可以以更简单的方式来建立。此外，测量设备的其他测量通道可以被用于其他测量。因此，对于同时进行不同测量，成本可以被降低。

一个方面设置了事件由检测单元来检测。针对表示事件的动态变化，检测单元筛选探测信号或动态数据信号。

根据另一方面，通过使用触发单元来自动适配时变系数，所述触发单元从数据信号导出至少一个事件并且进一步控制后处理单元。触发单元搜索特定事件并且适当地控制后处理单元，使得所述至少一个信号校正滤波器的设置和特性被调整。所述特性与时变系数有关，从而确保了所述至少一个信号校正滤波器可以随时间被适配。以自动方式设置信号校正滤波器的时变系数，使得在没有任何手动输入的情况下考虑动态变化。

探针可以仅接触提供动态数据信号的被测设备一次。因此，不必要以其中必须多次接触被测设备(特别是以不同的探针)的顺序方式来执行不同测量。

特别地，提供如上所述的动态测量系统用于执行探测。

附图说明

现在将参考附图中所示出的优选实施方式来描述本发明。在图中，

-图1示意性地示出了根据本发明的动态测量系统，并且

-图2示意性地示出了由根据本发明的动态测量系统收集到的探测信号的图。

具体实施方式

在图1中，示出了被用于从被测设备12探测动态数据信号的动态测量系统10。

动态测量系统10包括测量设备14和探针16，所述探针16经由被形成在测量设备14处的探针接口18与测量设备14相连接。测量设备14可以由示波器建立。

探针16直接接触被测设备12，用于收集由被测设备12传输的数据信号，其中数据信号被转换为探测信号，所述探测信号被转发至测量设备14中以用于进一步处理，特别尤其是用于分析目的。

测量设备14包括采集单元20，其被直接连接至探针接口18以用于接收探测信号。采集单元20获取探测信号并且将探测信号数字化为可以以容易方式被进一步处理的数字信号。

采集单元20还被连接至后处理单元22，所述后处理单元22被配置为将数字信号进行后处理，特别是用于将被数字化的探测信号进行数位处理。后处理单元22包括至少一个信号校正滤波器24，所述信号校正滤波器24包括可以被适当地适配的时变系数，将在后面描述。

一般来说，信号校正滤波器24可以是数字滤波器(例如数字信号处理滤波器(DSP滤波器))，使得被数字化的信号由后处理单元22适当地校正。

此外，测量设备14具有切换单元26，其被连接至后处理单元22，使得可以由切换单元26选择测量设备14的特定模式。所选择的模式与信号校正滤波器24的设置有关。

在所示出的实施例中，测量设备14包括被用于检测探测信号中的事件的检测单元28。检测单元28可以被连接至探针接口18，使得在模拟探测信号由采集单元20数字化之前检测单元28接收该模拟探测信号。可替选地，检测单元28接收已经被数字化的探测信号。

检测单元28被连接至切换单元26，使得切换单元26由检测单元28基于在探测信号中检测到的事件来控制。因此，当检测单元28检测到事件时，测量设备14的模式被改变。

在替代实施例中，检测单元28(虚线)可以被设置在探针16本身中，使得模拟动态数据信号被检测单元28扫描到。

此外，可以提供触发单元30，其被配置为从对应于数据信号的探测信号导出事件。该触发单元30不同于被配置为触发探测的开始的记录触发单元(未示出)。

根据所示出的实施例，检测单元28和触发单元30一体地形成，使得检测单元28具有触发功能。因此，检测单元28检测探测信号中的事件，并且基于该事件适当地触发后处理单元22。特别地，触发单元30控制切换单元26，使得基于检测到的事件选择特定模式，其中所选择的模式与信号校正滤波器24的特定设置有关。此外，基于检测到的事件适当地适配信号校正滤波器24的时变系数，使得信号校正滤波器24的特性被动态地适配。

作为所示出实施例的替代，检测单元28和触发单元30可以分离地形成。

如已经提到的，检测单元28检测可能与动态数据信号的动态变化特性有关的探测信号中的特定事件。动态数据信号的这些动态变化特性可以对应于被测设备12的不同运行模式，例如，如图2所示，由于从高速运行模式A变为低功率运行模式B造成的被测设备12的变化的源阻抗，反之亦然。

在检测到探测信号中的事件时，触发单元30进行触发，使得切换单元26选择特定模式，特别是第一模式或第二模式。然后，适当地适配信号校正滤波器24的设置，特别是选择第一信号校正滤波器设置或第二信号校正滤波器设置。

因此，基于探测到的动态数据信号的动态变化特性动态地适配信号校正滤波器24的设置。因此，测量设备14的不同模式与后处理单元22的信号校正滤波器24的特定设置有关。因此，信号校正滤波器24具有与测量设备14的至少两种不同模式有关的至少两个不同的信号校正滤波器设置。

此外，以适当的方式适配信号校正滤波器24的时变系数。在探测期间，可以动态地设置时变系数，使得后处理单元22的特性被实时适配。可替选地或补充地，在后处理期间适配特性。

一般来说，在探测期间，即使获得的数据信号动态地改变，也确保被测设备12务必仅被接触一次。

如已经提到的，提供了至少两种不同的模式，其可以涉及高电压模式与低电压模式和/或单端模式与差分模式。

例如，信号校正滤波器24的第一信号校正滤波器设置涉及测量设备的高电压模式，而第二信号校正滤波器设置涉及低电压模式。

信号校正滤波器24的设置可以被动态地适配，使得其适配于由探针16探测出的数据信号的动态变化特性。

此外，后处理单元22可以具有两个信号校正滤波器24，每个信号校正滤波器24被提供用于特定模式。因此，第一信号校正滤波器24被用在第一模式中，而第二信号校正滤波器24被用在第二模式中。两个信号校正滤波器24都具有关于探测出的数据信号的动态变化特性而随时间被适配的时变系数。

因此，切换单元26根据在数据信号、探测信号或被数字化的信号中检测到的特定事件来选择第一信号校正滤波器24或第二信号校正滤波器24以用于处理信号。在相应的模式中，对应的信号校正滤波器24的特性(特别是其时变系数)被适当地适配。

降低了总测量时间和错误的风险，而同时增加了测量结果的质量。

Claims (15)

1.一种用于探测动态数据信号的动态测量系统(10)，其包括：

测量设备(14)，其具有被配置为从探针(12)接收探测信号的探针接口(18)，其中所述探测信号对应于所述动态数据信号，

采集单元(20)，其被配置为获取所述探测信号并且将所述探测信号数字化为数字信号，以及

后处理单元(22)，其被配置为将所述数字信号进行后处理，其中所述后处理单元(22)具有至少一个信号校正滤波器(24)，其被配置为以至少两种不同模式运行来处理所述数字信号，其中所述信号校正滤波器(24)至少具有在第一模式中使用的第一信号校正滤波器设置以及在第二模式中使用的第二信号校正滤波器设置，

其中设置切换单元(26)，其被配置为选择所述第一模式或所述第二模式，其中所述切换单元(26)被配置为基于所述数据信号中的事件而动态地运行，

其中所述信号校正滤波器(24)包括时变系数。

2.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，所述信号校正滤波器(24)被配置为随时间而适配其特性。

3.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，设置检测单元(28)，其被配置为检测所述探测信号中的事件。

4.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，设置触发单元(30)，其被配置为从所述数据信号导出至少一个事件以控制所述后处理单元(22)。

5.根据权利要求4所述的动态测量系统(10)，其特征在于，所述触发单元(30)被配置为自动设置所述信号校正滤波器(24)。

6.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，所述动态测量系统(10)包括探针(16)。

7.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，所述测量设备(14)为示波器。

8.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，所述第一模式为高电压模式和/或所述第二模式为低电压模式。

9.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，所述第一模式为单端模式和/或所述第二模式为差分模式。

10.根据权利要求1所述的动态测量系统(10)，其特征在于，所述动态测量系统(10)被配置为使用单个探针(16)，使得在探测所述动态数据信号期间所述测量设备(14)的单个测量通道被占用。

11.一种用于探测动态数据信号的方法，具有以下步骤：

a)提供探针(16)以探测动态数据信号，

b)提供测量设备(14)，其具有探针接口(18)以接收对应于所述动态数据信号的探测信号，

c)在后处理单元(22)中处理由所述探针(16)接收到的所述探测信号，并且

d)基于所述数据信号中的事件选择第一模式或第二模式，使得信号校正滤波器(24)以第一信号滤波器设置或第二信号滤波器设置来被设置以处理所述探测信号，

其中所述信号校正滤波器(24)包括随时间而被适配的时变系数。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述事件由检测单元(28)来检测。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过使用触发单元(30)来自动地适配所述时变系数，所述触发单元(30)从所述数据信号导出至少一个事件并且进一步控制所述后处理单元(22)。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述探针(16)仅接触提供所述动态数据信号的被测设备(12)一次。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，提供根据权利要求1所述的动态测量系统(10)。