CN109444559A - 脉冲信号的采样方法、重建方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了脉冲信号的采样方法、重建方法和装置。其中，该采样方法包括：比较单元将信号发生单元生成的参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较；记录单元记录所述比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；计算单元根据所述时间信息来计算所述脉冲信号的幅度以获得所述脉冲信号的采样点。通过本申请实施例提供的技术方案，可以提高脉冲信号的采样精度和准确性，提高脉冲信号的还原效果。

Description

脉冲信号的采样方法、重建方法和装置

技术领域

本申请涉及信号处理领域，特别涉及一种脉冲信号的采样方法、重建方法和装置。

背景技术

在传统技术中，通常利用模数转换器(ADC)来对脉冲信号进行数字化采样。然而，利用ADC实现脉冲信号的数字化采样，其工程实现难度较大，并且成本极其高昂。

在辐射探测与成像领域，为了降低脉冲信号的数字化采样成本，现有技术中一般采用多电压阈值(MVT)方法。该方法主要包括以下步骤：预先设置多个(通常为4个)电压阈值，利用多个电压比较单元来比较脉冲信号的电压与预先设置的电压阈值之间的大小，从而获取时间-电压阈值对所对应的采样点，如图1中的实心点所示。

在获取脉冲信号的采样点之后，可以依据脉冲信号的先验形状信息对采样点进行拟合以得到脉冲信号的重建波形，如图1所示。图1中示出的脉冲信号可以被描述为：y(t)＝a*exp(-(t-d)/b)*(1-exp(-(t-d)/c))。其中，a为脉冲信号的幅度系数，b为脉冲信号的上升沿的时间系数，c为脉冲信号的衰减系数，d为脉冲信号的生成时间系数。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有技术中在对脉冲信号进行采样时需要设置多个电压阈值并且利用多个(通常为4个) 电压比较单元来对脉冲信号的幅度与电压阈值进行对比，然而这种方法采集的采样点较少 (例如，设置4个电压阈值时仅能获得8个采样点)，这使得脉冲信号的采样精度和准确性较低。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种脉冲信号的采样方法、重建方法和装置，以提高脉冲信号的采样精度和准确性。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种脉冲信号的采样方法是这样实现的：

该采样方法包括以下步骤：

比较单元将信号发生单元生成的参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较，其中，所述参考信号的幅度按照预设规律随时间变化；

记录单元记录所述比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；

计算单元根据所述时间信息来计算所述脉冲信号的幅度以获得所述脉冲信号的采样点。

优选地，所述参考信号包括一路或多路连续信号，所述多路连续信号的幅度、周期和/ 或相位相同或不同。

优选地，所述参考信号包括以下具有周期性的信号中的至少一种：正弦波信号、余弦波信号、三角波信号、阶梯波信号、锯齿波信号和方波信号。

优选地，所述参考信号还包括一路或多路具有固定幅度的信号。

优选地，所述计算单元根据所述时间信息来计算所述脉冲信号的幅度的步骤包括：

所述计算单元根据所述时间信息来计算所述比较单元产生状态跳变的时间间隔，并且根据所述时间间隔来计算所述脉冲信号的幅度。

优选地，所述时间间隔通过利用以下公式来计算得到：Δt_m＝t_m-t₀，其中，Δt_m表示时间间隔，t_m表示比较单元产生第m次状态跳变的时刻，t₀为所述比较单元产生状态跳变的时刻之一并且与所述脉冲信号的幅度为基线值时的时刻对应，m为正整数。

优选地，所述t₀通过以下方式中的至少一种来确定：

在开始采样之前或结束采样之后，通过将所述比较单元的一个输入端接地并且向其另一个输入端输入所述参考信号来测量所述参考信号的初始时刻，并将所述初始时刻作为所述t₀；

当所述参考信号为具有周期性的信号并且t_i至t_i+3之间满足以下关系时，所述t₀为t₁至 t_i+2中的一个：

并且

当所述参考信号为具有周期性的信号并且t_i至t_i+5之间满足以下关系时，所述t₀为t₁至 t_i+4中的一个：

t_i+2-t_i＝t_i+4-t_i+2＝T并且t_i+5-t_i+3≠T,

其中，t_i至t_i+5均表示所述比较单元产生状态跳变的时刻，T表示所述参考信号的周期， i为正整数。

优选地，获得所述脉冲信号的采样点包括：将与多个所述比较单元对应的采样点按时间顺序进行组合，并且将组合后的采样点作为所述脉冲信号的最终采样点。

优选地，在所述比较单元将所述参考信号和所述脉冲信号的幅度进行比较之前，所述采样方法还包括：

控制单元控制所述信号发生单元生成的参考信号的幅度、周期和/或相位。

本申请实施例还提供了一种脉冲信号的重建方法，该重建方法包括：

利用上述采样方法对所获取的脉冲信号进行采样以获得所述脉冲信号的采样点；

利用所获得的所述采样点对所述脉冲信号进行重建。

优选地，利用所获得的所述采样点对所述脉冲信号进行重建的步骤包括：

对所述采样点进行拟合处理；

对所述采样点进行插值处理；或者

对所述采样点进行插值处理，并且对插值之后的采样点进行拟合处理，

其中，所述插值处理包括线性插值处理和/或样条插值处理。

本申请实施例还提供了一种脉冲信号的采样装置，该采样装置包括：

信号发生单元，其用于生成参考信号，所述参考信号的幅度按照预设规律随时间变化；

比较单元，其用于将所述信号发生单元生成的所述参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较；

记录单元，其用于记录所述比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；

计算单元，其用于根据所述记录单元记录的所述时间信息来计算所述脉冲信号的幅度以获得所述脉冲信号的采样点。

优选地，所述信号发生单元包括LC震荡电路、RC震荡电路、石英晶振或直接数字式频率合成器芯片。

优选地，所述比较单元包括一个或多个电压比较器或电流比较器。

优选地，所述比较单元通过FPGA芯片中的低电压差分信号接口或特定芯片来实现。

优选地，所述记录单元通过FPGA芯片中的逻辑资源或ASIC芯片来实现。

优选地，所述采样装置还包括：

控制单元，其用于控制信号发生单元所生成的所述参考信号的幅度、周期和/或相位。

优选地，所述控制单元与所述计算单元集成于一体或独立设置。

优选地，所述计算单元和/或所述控制单元集成于FPGA芯片中。

本申请实施例还提供了一种脉冲信号的重建装置，该重建装置包括：

采样单元，其用于上述采样方法对所获取的脉冲信号进行采样以获得所述脉冲信号的采样点；

重建单元，其用于利用所获得的所述采样点对所述脉冲信号进行重建处理。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例通过利用比较单元对信号发生单元生成的参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较，利用记录单元记录比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；以及利用计算单元根据时间信息计算脉冲信号的幅度以获得脉冲信号的采样点，而不是通过利用所设置的多个电压阈值与脉冲信号的幅度进行对比，这使得所采集的采样点数相对较多，因而可以提高脉冲信号的采样精度和准确性，并且可以直接利用所采集的采样点来计算其它所需信息。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中通过利用多电压阈值采样方法对闪烁脉冲信号进行采样而获得的采样点以及示波器所采集的闪烁脉冲信号的波形；

图2是本申请实施例提供的脉冲信号的采样方法的流程示意图；

图3示出了利用本申请实施例提供的采样方法对图1中的闪烁脉冲信号进行采样所得到的采样点；

图4是本申请实施例提供的脉冲信号的重建方法的流程示意图；

图5示出了利用本申请实施例提供的重建方法进行脉冲重建而获得的重建波形；

图6是本申请实施例提供的脉冲信号的采样装置的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的脉冲信号的重建装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是用于解释说明本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，并不希望限制本申请的范围或权利要求书。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置在”另一个元件上，它可以直接设置在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“连接/耦合”至另一个元件，它可以是直接连接/ 耦合至另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“连接/耦合”可以包括电气和/或机械物理连接/耦合。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或元件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或元件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合附图对本申请实施例所提供的脉冲信号的采样方法、重建方法及其装置进行详细说明。

如图2所示，本申请实施例提供了一种脉冲信号的采样方法，该采样方法包括以下步骤：

步骤S1，比较单元将信号发生单元生成的参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较。

在每个比较单元的两个输入端均接收到信号发生单元生成的参考信号和待采样的脉冲信号之后，该比较单元可以对这两种信号的幅度进行比较，根据比较结果输出对应的电信号并且产生状态跳变。

针对比较单元的正输入端接收的是参考信号并且其负输入端接收的是脉冲信号的情况，当参考信号的幅度大于脉冲信号的幅度时，该比较单元可以输出具有高电平的电信号，此时该电信号可以用“1”表示，而当参考信号的幅度小于脉冲信号的幅度时，该比较单元可以输出具有低电平的电信号，此时该电信号可以用“0”表示。

针对比较单元的正输入端接收的是脉冲信号并且其负输入端接收的是参考信号的情况，当参考信号的幅度小于脉冲信号的幅度时，该比较单元可以输出具有高电平的电信号，而当参考信号的幅度大于脉冲信号的幅度时，该比较单元可以输出具有低电平的电信号。

当比较单元输出的电信号从高电平跳变到低电平或者比较单元第一次输出的电信号具有低电平时，比较单元产生下降沿跳变；当比较单元输出的电信号从低电平跳变到高电平或者比较单元第一次输出的电信号具有高电平时，比较单元产生上升沿跳变。

参考信号可以是一路或者多路连续信号，其数量与比较单元的数量对应。每路参考信号的幅度、周期和/或相位可以相同，也可以不同。参考信号可以是能够利用时间函数表述的任意信号，即能够依据时间来确定该时间下的幅度的信号。也就是说，参考信号的幅度可以按照预设规律来随时间变化，其幅度表达式可以为y＝f(t)。其中，y为幅度；t为时间； f(t)为时间函数，其表示预设规律。另外，参考信号可以包括一路或多路具有周期性的信号，例如，正弦波信号、余弦波信号、三角波信号、阶梯波信号、锯齿波信号和/或方波信号等。其中，当参考信号为正弦波信号时，其幅度可以表示为y＝A*Sin(2*Pi*(t-Ω)/T)+B，其中，A为参考信号的波峰值；T为参考信号的周期；Ω为参考信号的相位；B为参考信号的基线值，其可以是任意数值，包括0。当参考信号为余弦波信号时，其幅度可以表示为y＝ A*Cos(2*Pi*(t-Ω)/T)+B。当参考信号为三角波信号时，其幅度可以表示为其中，N为重复次数，T为参考信号的周期，a₁为参考信号的上升沿斜率，b₁为参考信号的下降沿斜率，c₁为参考信号的基线值，其可以是任意数值，包括0。关于参考信号为阶梯波、锯齿波信号或方波信号时的幅度表达式，可以参照现有技术中这几种信号的表达方式，在此不再赘叙。此外，参考信号还可以包括一路或多路具有固定幅度的信号，即固定信号。

所述脉冲信号可以是闪烁脉冲信号，也可以是其它脉冲信号。所述幅度可以是指电压或电流等电性幅度，还可以是指其它幅度。

步骤S2，记录单元记录比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息。

在每个比较单元将参考信号和脉冲信号的幅度进行对比而产生状态跳变之后，记录单元可以记录每个比较单元产生状态跳变的时间信息。针对每个比较单元，时间信息可以表示为 t₁,t₂……,t_n。其中，t₁至t_n分别表示比较单元产生第一次状态跳变(上升沿跳变或下降沿跳变) 至第n次状态跳变的时刻，n为正整数。

步骤S3，计算单元根据记录单元所记录的时间信息计算脉冲信号的幅度以获得脉冲信号的采样点。

在记录单元计算出每个比较单元产生状态跳变的时间信息之后，计算单元可以根据计录单元所记录的时间信息来直接计算脉冲信号的幅度，例如，y＝f(t)；也可以首先计算出每个比较单元产生状态跳变的时间间隔，然后根据该时间间隔来计算脉冲信号的幅度。针对每个时间单元，可以通过以下公式来计算得到各个时间间隔：Δt_m＝t_m-t₀，其中，Δt_m表示时间间隔， t_m表示比较单元产生第m次状态跳变的时刻，t₀为比较单元产生状态跳变的时刻之一并且与脉冲信号的幅度为基线值(例如，0)时的时刻对应，m为1～n之间的正整数。例如，针对 n次状态跳变，时间间隔可以计算如下：Δt₁＝t₁-t₀，Δt₂＝t₂-t₀，Δt₃＝t₃-t₀，……，Δt_n＝t_n-t₀。

另外，可以通过以下方式中的至少一种来确定t₀：(1)在开始采样之前或结束采样之后，通过将比较单元的一个输入端接地并且向其另一个输入端输入参考信号来测量参考信号的初始时刻，并将初始时刻作为t₀；(2)当参考信号为具有周期性的信号(例如，正弦信号或余弦信号)并且t_i至t_i+3之间满足以下关系时，t₀为t₁至t_i+2中的一个：并且(3)当参考信号为具有周期性的信号并且t_i至t_i+5之间满足以下关系时，t₀为t₁至t_i+4中的一个：t_i+2-t_i＝t_i+4-t_i+2＝T并且t_i+5-t_i+3≠T，其中，t_i至t_i+5均表示比较单元产生状态跳变的时刻，T表示所述参考信号的周期，i为正整数并且i+3或i+5小于n。需要说明的是，对于正极性脉冲信号和负极性脉冲信号，t₀＝t₂±k*T或(k为0到之间的整数)分别对应的是比较单元产生上升沿跳变和下降沿跳变。此外，在t₀时刻参考信号的幅度可以为任意值，优选地可以为“0”或者“1”，而且该幅度可以是预先确定的。例如，以参考信号为正弦波信号为例，当(t_j-t₀)＝(j/2)*T(j为2到n之间的偶数) 时，则可以认为t₀时刻的参考信号的幅度为“0”；相反，如果参考信号为余弦波信号，当满足上述关系时，则可以认为t₀时刻的脉冲信号的幅度为“1”。

在计算出时间间隔之后，计算单元还可以根据所得到的每个时间间隔来计算脉冲信号的幅度。例如，针对参考信号为正弦波信号的情况，可以通过以下公式来依次计算脉冲信号的每个幅度：y(t_m)＝A*Sin(2*Pi*(Δt_m)/T)+B＝A*Sin(2*Pi*(t_m-t₀)/T)+B。例如，针对参考信号为三角波信号的情况，脉冲信号的幅度可以计算如下：针对参考信号为其它信号的情况，可以参照相应的计算方式来计算，在此不再赘叙。

根据所得到的多个幅度和对应的时间信息便可以确定出脉冲信号的采样点，从而完成脉冲信号的采样。另外，针对多路参考信号的周期或相位不同的情况，可以通过对一路参考信号的周期、相位等信号进行转换计算，从而可以计算出其它路参考信号的幅度。

在计算出脉冲信号的幅度之后，便可以获得脉冲信号的采样点。例如，针对只有一个比较单元的情况，可以获得n个采样点，这n个采样点的坐标可以分别为(t₁,y(t₁))、(t₂,y(t₂))、……、(t_n,y(t_n))。针对存在多个比较单元的情况，计算单元可以通过将与多个比较单元对应的采样点按照时间顺序进行组合，并将组合后的采样点作为脉冲信号的最终采样点。例如，存在4个比较单元，每个比较单元对应存在n个采样点，并且每个采样点的坐标均不相同，则脉冲信号的最终采样点可以是这4n个采样点。需要说明的是，当与多个比较单元对应的采样点当中存在坐标相同的多个采样点时，可以将所述多个采样点作为一个采样点。

图3示出了利用本申请实施例提供的采样方法对图1中的脉冲信号进行采样所得到的采样点。图3中的参考信号为正弦波信号，根据图3可知，利用本申请实施例提供的采样方法可以获得更多的采样点(例如，12个和20个等)，从而提高了脉冲信号的采样精度和准确性，也提高了脉冲信号的后续重建结果的准确性。

在获得脉冲信号的采样点后，可以利用采样点的坐标来获得脉冲信号的能量等信息。

另外，在本申请的另一实施例中，在步骤S1之前，该采样方法可以包括：

步骤S0，控制单元控制信号发生单元生成的参考信号的幅度、相位和/或周期。

在信号发生单元生成参考信号的过程中，控制单元可以根据实际环境、实际需求或待采样的脉冲信号的特性来控制信号发生单元所生成的参考信号的幅度、相位和/或周期，实现对参考信号进行适应性调整，从而满足不同的应用需求，并且可以使采样结果更加精确。

通过上述描述可以看出，本申请实施例提供的脉冲信号的采样方法通过利用比较单元对信号发生单元生成的参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较，利用记录单元记录比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；以及利用计算单元根据时间信息计算计算脉冲信号的幅度以获得脉冲信号的采样点，而不是通过利用多个电压阈值这种间断数值与脉冲信号的幅度进行对比，这使得所采集的采样点数相对较多，因而可以提高脉冲信号的采样精度和准确性，并且使得可以直接计算其它所需信息。另外，参考信号可以包括具有周期性的信号和固定信号的组合，这使得所采集的采样点更多，并且考虑更加全面，可以进一步提高脉冲信号的采样精度和准确性。此外，在本申请实施例中，针对只需要一个比较单元的情况，其与现有技术中必须需要多个电压比较器的情况相比，这可以降低对脉冲信号进行采样的经济成本、功耗和工艺复杂程度。此外，针对采集相同数量的采样点，本申请实施例所需要的比较单元的数量少于现有技术中的MVT方法所需要的电压比较器的数量，因而可以进一步降低成本。本申请实施例还提供了一种脉冲信号的重建方法，如图4所示，该重建方法可以包括以下步骤：

步骤P1：利用上述脉冲信号的采样方法对所获取的脉冲信号进行采样以获得脉冲信号的采样点。

关于该步骤的描述可以参照上面实施例中描述的采样方法，在此不再赘叙。

步骤P2：利用所获得的采样点对所述脉冲信号进行重建处理。

在获得脉冲信号的采样点之后，可以利用所获得的采样点对脉冲信号进行重建处理，从而获得脉冲信号的重建波形。具体地，该步骤可以包括：利用脉冲信号的先验模型或特征函数(例如，y(t)＝a*exp(-(t-d)/b)*(1-exp(-(t-d)/c)))对采样点直接进行拟合处理；也可以对采样点直接进行插值处理；还可以首先对采样点进行插值以获得更多的采样点，然后再对线性插值之后的采样点进行拟合。所述插值处理可以包括线性插值处理和/或样条插值处理，但不限于此。关于对点进行插值处理的具体过程可以参照现有技术，在此不再赘叙。图5示出了本申请实施例提供的重建方法所获得的脉冲信号的重建波形，从图5中可以看出，利用本申请实施例提供的重建方法所获得的脉冲信号的重建波形与利用示波器采集得到的脉冲信号的原始波形非常接近，其还原效果较好。另外，根据脉冲信号的重建波形，可以获得相应的信息，例如，能量。

通过利用本申请实施例提供的脉冲信号的重建方法，可以提高脉冲信号重建结果的准确性。

本申请实施例还提供了一种脉冲信号的采样装置，如图6所示，该采样装置600可以包括：

信号发生单元610，其用于生成参考信号，所述参考信号的幅度可以按照预设规律随时间变化；

比较单元620，其用于将信号发生单元610生成的参考信号与待采样的脉冲信号进行比较；

记录单元630，其用于记录比较单元620在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；

计算单元640，其用于根据记录单元630所记录的时间信息计算计算脉冲信号的幅度以获得脉冲信号的采样点。其中：

信号发生单元610可以包括LC震荡电路、RC震荡电路、石英晶振或直接数字式频率合成器(DDS)芯片，但不限于此。信号发生单元610可以生成一路或多路正弦波信号、三角信号或方波信号等具有周期性的参考信号，也可以生成具有固定幅度和频率的参考信号，还可以生成其它参考信号。

比较单元620可以包括一个或多个电压比较器(例如，过零比较器)或电流比较器，其可以通过现场可编程门阵列(FPGA)芯片中的低电压差分信号(LVDS)接口来实现，还可以通过特定芯片(例如，型号为ADCMP572BCPZ-R2或Max9602EUG等常用芯片，但不限于此)来实现。比较单元620可以具有正向输入端和负向输入端，这两个输入端可以分别用作待采样的脉冲信号和参考信号的输入端。

记录单元630可以与比较单元620的输出端连接，并且可以通过FPGA芯片中的逻辑资源来实现，也可以采用专用芯片(例如，ASIC芯片)。另外，记录单元630还可以具有时间数字转换器的功能。

另外，该采样装置600还可以包括控制单元650，其可以用于根据实际环境、实际需求以及待采样的脉冲信号的特性来控制信号发生单元610所生成的参考信号的幅度、周期和/或相位，以实现对参考信号进行适应性调整，从而可以满足实际应用需求。控制单元650可以与计算单元640集成于一体，也可以独立设置。控制单元650和计算单元640可以集成于FPGA芯片中，也可以通过计算机系统或其它嵌入式计算系统来实现。

关于该采样装置的详细描述，可以参照上面实施例中对脉冲信号的采样方法的详细描述，在此不再赘叙。

通过以上描述可知，本申请实施例提供的脉冲信号的采样装置通过利用信号发生单元生成参考信号、比较单元将参考信号和待采样的脉冲信号的幅度进行对比、记录单元记录比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息、以及计算单元根据记录单元所记录的时间信息计算脉冲信号的幅度以获得脉冲信号的采样点，而不是通过利用多个电压比较器将预设的多个电压阈值与脉冲信号的幅度进行对比来确定出采样点，这使得所采集的采样点数相对较多，因而可以提高脉冲信号的采样精度和准确性，并且可以直接根据所采集的采样点的信息来获得其它所需要的信息(例如，能量)。另外，该采样装置不需要ADC芯片，这可以降低成本和功耗。此外，该采样装置中的比较单元可以只含有一个电压比较器，而不是多个电压比较器，这可以进一步降低成本、功耗和工艺复杂程度。此外，针对采集相同数量的采样点，本申请实施例所需要的比较器的数量少于现有技术中的MVT方法所需要的电压比较器的数量，例如，针对采集8个采样点，现有技术中的MVT方法需要4个电压比较器，而本申请只需要一个电压比较器，这可以进一步降低成本。

本申请实施例还提供了一种脉冲信号的重建装置，如图7所示，其可以包括采样单元710 和重建单元720。其中，采样单元710可以用于按照上述采样方法对所获取的脉冲信号进行采样以获得脉冲信号的采样点，其可以与图6中的采样装置600对应。关于采样单元710的描述可以参照上面实施例中对采样装置600的描述，在此不再赘叙。重建单元720可以用于对所获得的采样点进行拟合以获得脉冲信号的重建波形。

关于该重建装置的描述，可以参照上述对脉冲信号的重建方法的描述，在此不再赘叙。

上述实施例阐明的装置、单元等，具体可以由半导体芯片、计算机芯片和/或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以在同一个或多个芯片中实现各单元的功能。

虽然本申请提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

上述实施例是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和使用本申请而描述的。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本申请不限于上述实施例，本领域技术人员根据本申请的揭示，不脱离本申请范畴所做出的改进和修改都应该在本申请的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种脉冲信号的采样方法，其特征在于，所述采样方法包括：

比较单元将信号发生单元生成的参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较，其中，所述参考信号的幅度按照预设规律随时间变化；

记录单元记录所述比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；

计算单元根据所述时间信息来计算所述脉冲信号的幅度以获得所述脉冲信号的采样点。

2.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述参考信号包括一路或多路连续信号，所述多路连续信号的幅度、周期和/或相位相同或不同。

3.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述参考信号包括以下具有周期性的信号中的至少一种：正弦波信号、余弦波信号、三角波信号、阶梯波信号、锯齿波信号和方波信号。

4.根据权利要求3所述的采样方法，其特征在于，所述参考信号还包括一路或多路具有固定幅度的信号。

5.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述计算单元根据所述时间信息来计算所述脉冲信号的幅度的步骤包括：

所述计算单元根据所述时间信息来计算所述比较单元产生状态跳变的时间间隔，并且根据所述时间间隔来计算所述脉冲信号的幅度。

6.根据权利要求5所述的采样方法，其特征在于，所述时间间隔通过利用以下公式来计算得到：△t_m＝t_m-t₀，其中，△t_m表示时间间隔，t_m表示比较单元产生第m次状态跳变的时刻，t₀为所述比较单元产生状态跳变的时刻之一并且与所述脉冲信号的幅度为基线值时的时刻对应，m为正整数。

7.根据权利要求6所述的采样方法，其特征在于，所述t₀通过以下方式中的至少一种来确定：

在开始采样之前或结束采样之后，通过将所述比较单元的一个输入端接地并且向其另一个输入端输入所述参考信号来测量所述参考信号的初始时刻，并将所述初始时刻作为所述t₀；

当所述参考信号为具有周期性的信号并且t_i至t_i+3之间满足以下关系时，所述t₀为t₁至t_i+2中的一个：

并且

当所述参考信号为具有周期性的信号并且t_i至t_i+5之间满足以下关系时，所述t₀为t₁至t_i+4中的一个：

t_i+2-t_i＝t_i+4-t_i+2＝T并且t_i+5-t_i+3≠T,

其中，t_i至t_i+5均表示所述比较单元产生状态跳变的时刻，T表示所述参考信号的周期，i为正整数。

8.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，获得所述脉冲信号的采样点包括：将与多个所述比较单元对应的采样点按时间顺序进行组合，并且将组合后的采样点作为所述脉冲信号的最终采样点。

9.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，在所述比较单元将所述参考信号和所述脉冲信号的幅度进行比较之前，所述采样方法还包括：

控制单元控制所述信号发生单元生成的参考信号的幅度、周期和/或相位。

10.一种脉冲信号的重建方法，其特征在于，所述重建方法包括：

利用权利要求1-9中任一项所述的采样方法对所获取的脉冲信号进行采样以获得所述脉冲信号的采样点；

利用所获得的所述采样点对所述脉冲信号进行重建处理。

11.根据权利要求10所述的重建方法，其特征在于，利用所获得的所述采样点对所述脉冲信号进行重建的步骤包括：

对所述采样点进行拟合处理；

对所述采样点进行插值处理；或者

对所述采样点进行插值处理，并且对插值之后的采样点进行拟合处理，

其中，所述插值处理包括线性插值处理和/或样条插值处理。

12.一种脉冲信号的采样装置，其特征在于，所述采样装置包括：

信号发生单元，其用于生成参考信号，所述参考信号的幅度按照预设规律随时间变化；

比较单元，其用于将所述信号发生单元生成的所述参考信号的幅度与待采样的脉冲信号的幅度进行比较；

记录单元，其用于记录所述比较单元在进行幅度比较的过程中产生状态跳变的时间信息；

计算单元，其用于根据所述记录单元记录的所述时间信息来计算所述脉冲信号的幅度以获得所述脉冲信号的采样点。

13.根据权利要求12所述的采样装置，其特征在于，所述信号发生单元包括LC震荡电路、RC震荡电路、石英晶振或直接数字式频率合成器芯片。

14.根据权利要求12所述的采样装置，其特征在于，所述比较单元包括一个或多个电压比较器或电流比较器。

15.根据权利要求14所述的采样装置，其特征在于，所述比较单元通过FPGA芯片中的低电压差分信号接口或特定芯片来实现。

16.根据权利要求12所述的采样装置，其特征在于，所述记录单元通过FPGA芯片中的逻辑资源或ASIC芯片来实现。

17.根据权利要求12所述的采样装置，其特征在于，所述采样装置还包括：

控制单元，其用于控制信号发生单元所生成的所述参考信号的幅度、周期和/或相位。

18.根据权利要求17所述的采样装置，其特征在于，所述控制单元与所述计算单元集成于一体或独立设置。

19.根据权利要求17所述的采样装置，其特征在于，所述计算单元和/或所述控制单元集成于FPGA芯片中。

20.一种脉冲信号的重建装置，其特征在于，所述重建装置包括：

采样单元，其用于按照权利要求1-9任一项所述采样方法对所获取的脉冲信号进行采样以获得所述脉冲信号的采样点；

重建单元，其用于利用所获得的所述采样点对所述脉冲信号进行重建处理。