CN113238090B - 信号源仪器智能选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为信号源仪器智能选择方法，解决传统信号源仪器选择中，只能依靠人为经验进行选择的问题。上位机依次与第1‑n信号源仪器连接，期望目标输入上位机，上位机对第1信号源仪器发指令，第1信号源仪器将性能指标发给上位机，上位机检测该性能指标是否符合期望目标，是，上位机计算幅值要求匹配度、频率要求匹配度、精度要求匹配度，最后计算总匹配度，否，总匹配度则为0，上位机依次对2‑n信号源仪器发指令，重复上述过程完成后，上位机比较并选择总匹配度最高的信号源仪器作为信号源。本发明实现目标信号与已有仪器匹配度的度量，可以被广泛利用在信号源仪器的智能选择方面。

Description

信号源仪器智能选择方法
技术领域
本发明涉及信号源仪器领域，具体的，涉及一种信号源仪器智能选择的方法。
背景技术
目前市面上信号源仪器种类丰富，性能指标参差不齐，如何在众多的信号源仪器中选择合适的仪器以产生所需的信号，成为了研究者的一个难题。在常规应用中，研究者通常根据人为经验进行判断选择。
本发明提供一种方法，量化目标信号需求，实现目标信号与已有仪器匹配度的度量，从而实现信号源仪器的智能选择。
发明内容
本发明的目的是提供一种可根据目标信号性能要求，智能根据已有信号源仪器性能指标选择合适的信号源仪器进行信号产生的智能选择方法。
本发明是这样实现的：
信号源仪器智能选择方法，上位机依次与第1-n信号源仪器连接，期望目标输入上位机，上位机对第1信号源仪器发指令，第1信号源仪器将性能指标发给上位机，上位机检测该性能指标是否符合期望目标，是，上位机计算幅值要求匹配度、频率要求匹配度、精度要求匹配度，最后计算总匹配度，否，总匹配度则为0，上位机依次对2-n信号源仪器发指令，重复上述过程完成后，上位机比较并选择总匹配度最高的信号源仪器作为信号源。
（1）期望目标信号
Figure 139858DEST_PATH_IMAGE001
，即需要借助仪器产生的信号，其目标性能指标
Figure 2
为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中
Figure 367894DEST_PATH_IMAGE004
为该信号幅值，
Figure 107311DEST_PATH_IMAGE005
为该信号的频率，ɛ0为该信号精度要求。
（2）对已有信号源仪器，求取其性能指标
Figure 390525DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 806463DEST_PATH_IMAGE007
其中
Figure 116572DEST_PATH_IMAGE008
为第n台仪器的最大模拟输出电压，
Figure 377789DEST_PATH_IMAGE009
为第n台仪器的带宽，
Figure 781089DEST_PATH_IMAGE010
为第n台仪器的在输出目标信号时的精度。
（3）将目标性能指标
Figure 2
和各仪器性能指标
Figure 404148DEST_PATH_IMAGE006
输入上位机。
（4）对不满足目标信号性能指标的仪器，令其匹配度
Figure 983903DEST_PATH_IMAGE011
。
（5）对满足目标信号性能要求的第n台仪器仪器，求取其幅值要求匹配度
Figure 569605DEST_PATH_IMAGE012
。其步骤如下：
①
Figure 812498DEST_PATH_IMAGE008
为第n台仪器的最大模拟输出电压，令
Figure 850862DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 860406DEST_PATH_IMAGE014
可构建幅值匹配度函数
Figure 552812DEST_PATH_IMAGE015
②则将目标信号幅值要求
Figure 481454DEST_PATH_IMAGE004
代入幅值匹配度函数，并进行归一化，可求得仪器幅值要求匹配度
Figure 679217DEST_PATH_IMAGE016
（6）对满足目标信号性能要求的第n台仪器仪器，求取其频率匹配度
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。其步骤如下：
①将目标信号
Figure 836660DEST_PATH_IMAGE001
用傅里叶级数表示，即
Figure 928112DEST_PATH_IMAGE018
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示目标信号的角频率，由
Figure 214606DEST_PATH_IMAGE020
计算得到，系数
Figure 24299DEST_PATH_IMAGE021
,
Figure 454275DEST_PATH_IMAGE022
通过以下方式求取：
Figure 275600DEST_PATH_IMAGE023
Figure 811624DEST_PATH_IMAGE024
其中，T为信号周期，由
Figure 983979DEST_PATH_IMAGE025
得到。
②则目标信号可以表示为
Figure 736688DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 5996DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 463653DEST_PATH_IMAGE028
③则第n次谐波在目标信号中功率占比为
Figure 857725DEST_PATH_IMAGE029
④则为保证波形平滑，应取满足
Figure 941088DEST_PATH_IMAGE030
的最小谐波次数
Figure 48590DEST_PATH_IMAGE031
，则信号源仪器输出信号频率范围应大于目标周期信号频率
Figure 801782DEST_PATH_IMAGE005
的
Figure 807784DEST_PATH_IMAGE031
倍。
⑤第n台仪器带宽
Figure 570204DEST_PATH_IMAGE009
，令
Figure 95994DEST_PATH_IMAGE032
Figure DEST_PATH_IMAGE033
可构建频率匹配度函数
Figure 396919DEST_PATH_IMAGE034
⑥则将目标信号频率
Figure 31163DEST_PATH_IMAGE005
代入频率匹配度函数，并进行归一化，可求得仪器频率匹配度
Figure 394011DEST_PATH_IMAGE035
（7）对满足目标型号性能要求的第n台仪器仪器，求取其精度要求匹配度
Figure 39887DEST_PATH_IMAGE036
：根据目标信号幅值精度要求ɛ0与第n台信号源仪器幅值精确度ɛn，由下列公式
Figure DEST_PATH_IMAGE037
可求得仪器精度要求匹配度
Figure 931620DEST_PATH_IMAGE036
（8）计算第n台仪器对目标信号匹配度为
Figure 427061DEST_PATH_IMAGE038
（9）计算所有信号源仪器匹配度
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，上位机比较各台仪器匹配度，选择匹配度最高的作为信号源。
附图说明
图1为本发明硬件示意图
图2为本发明软件流程图
具体实施方式：
实施例1
本例中，欲从仪器1：函数发生器PXIe-5413；仪器2：DA模块PXI-6723中挑选仪器，产生幅值为±8V，频率为10kHZ，精度要求为±0.1V的三角波信号，则有
（1）两仪器均满足目标信号输出要求
（2）函数发生器PXIe-5413输出电压范围为±12V，DA模块PXI-6723的输出电压范围为±10V，则
Figure 62442DEST_PATH_IMAGE040
=6，
Figure 562824DEST_PATH_IMAGE041
=2，
Figure 828720DEST_PATH_IMAGE042
=5，
Figure 31032DEST_PATH_IMAGE043
=5/3有
Figure 247600DEST_PATH_IMAGE044
Figure 992702DEST_PATH_IMAGE045
（3）仪器1幅值匹配度为
Figure 22975DEST_PATH_IMAGE046
，同理可求得仪器2幅值匹配度为
Figure 666577DEST_PATH_IMAGE047
（4）针对三角波，为保证波形，采取五次谐波合成，即
Figure 237235DEST_PATH_IMAGE031
=5
（5）则对仪器1，其带宽为20MHz，有
Figure 148428DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure 349603DEST_PATH_IMAGE049
；
对仪器2，其带宽为100KHz，有
Figure 667451DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
则可得
Figure 526954DEST_PATH_IMAGE052
Figure DEST_PATH_IMAGE053
（6）则可计算得仪器频率匹配度
Figure 685796DEST_PATH_IMAGE054
Figure 808604DEST_PATH_IMAGE055
（6）根据仪器手册，可知对目标信号，函数发生器PXIe-5413的精度为
Figure 348170DEST_PATH_IMAGE056
;
PXI-6723为13位DA模块,精度为±2.0LSB，则可计算得，其精度为
Figure 198314DEST_PATH_IMAGE057
V
（7）则仪器精度要求匹配度
Figure 146417DEST_PATH_IMAGE058
Figure 689393DEST_PATH_IMAGE059
（8）则两仪器对目标信号的匹配度分别为
Figure 529305DEST_PATH_IMAGE060
Figure 855244DEST_PATH_IMAGE061
由于
Figure 143006DEST_PATH_IMAGE062
，故本信号选用仪器1作为信源设备。

Claims (1)

1.信号源仪器智能选择方法，特征在于，上位机依次与第1-n信号源仪器连接，期望目标输入上位机，上位机对第1信号源仪器发指令，第1信号源仪器将性能指标发给上位机，上位机检测该性能指标是否符合期望目标，是，上位机计算幅值要求匹配度、频率要求匹配度、精度要求匹配度，最后计算总匹配度，否，总匹配度则为0，上位机依次对2-n信号源仪器发指令，重复上述过程完成后，上位机比较并选择总匹配度最高的信号源仪器作为信号源,步骤如下：
（1）期望目标信号
Figure 430507DEST_PATH_IMAGE001
，即需要借助仪器产生的信号，其目标性能指标
Figure 191659DEST_PATH_IMAGE002
为
Figure 734636DEST_PATH_IMAGE003
其中
Figure 620552DEST_PATH_IMAGE004
为目标信号幅值，
Figure 294895DEST_PATH_IMAGE005
为目标信号频率，ɛ0为目标信号精度要求,
（2）对已有信号源仪器，求取其性能指标
Figure 520340DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 703060DEST_PATH_IMAGE007
其中
Figure 545114DEST_PATH_IMAGE008
为第n台仪器的最大模拟输出电压，
Figure 471482DEST_PATH_IMAGE009
为第n台仪器的带宽，
Figure 817012DEST_PATH_IMAGE010
为第n台仪器在输出目标信号时的精度，
（3）将目标信号性能指标
Figure 436212DEST_PATH_IMAGE002
和各仪器性能指标
Figure 499983DEST_PATH_IMAGE006
输入上位机，
（4）对不满足目标信号性能指标的仪器，令其匹配度
Figure 230042DEST_PATH_IMAGE011
，
（5）对满足目标信号性能要求的第n台仪器仪器，求取其幅值要求匹配度
Figure 430079DEST_PATH_IMAGE012
，其步骤如下：
①
Figure 220181DEST_PATH_IMAGE008
为第n台仪器的最大模拟输出电压，令
Figure 771248DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 39418DEST_PATH_IMAGE014
可构建幅值匹配度函数
Figure 362471DEST_PATH_IMAGE015
②则将目标信号幅值
Figure 589053DEST_PATH_IMAGE004
代入幅值匹配度函数，并进行归一化，求得仪器幅值要求匹配度
Figure 96257DEST_PATH_IMAGE016
（6）对满足目标信号性能要求的第n台仪器仪器，求取其频率匹配度
Figure 433698DEST_PATH_IMAGE017
，其步骤如下：
①将目标信号
Figure 608327DEST_PATH_IMAGE001
用傅里叶级数表示，即
Figure 740231DEST_PATH_IMAGE018
其中
Figure 311DEST_PATH_IMAGE019
表示目标信号的角频率，由
Figure 610284DEST_PATH_IMAGE020
计算得到，系数
Figure 904999DEST_PATH_IMAGE021
,
Figure 942225DEST_PATH_IMAGE022
通过以下方式求取：
Figure 955181DEST_PATH_IMAGE023
Figure 368845DEST_PATH_IMAGE024
其中，T为信号周期，由
Figure 518066DEST_PATH_IMAGE025
得到，
②则目标信号可以表示为
Figure 988843DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 957936DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 175291DEST_PATH_IMAGE028
③则第n次谐波在目标信号中功率占比为
Figure 179019DEST_PATH_IMAGE029
④则为保证波形平滑，应取满足
Figure 823627DEST_PATH_IMAGE030
的最小谐波次数
Figure 280016DEST_PATH_IMAGE031
，则信号源仪器输出信号频率范围应大于目标信号频率
Figure 35482DEST_PATH_IMAGE005
的
Figure 159296DEST_PATH_IMAGE031
倍，
⑤第n台仪器带宽
Figure 974805DEST_PATH_IMAGE009
，令
Figure 449649DEST_PATH_IMAGE032
Figure 8806DEST_PATH_IMAGE033
可构建频率匹配度函数
Figure 987127DEST_PATH_IMAGE034
⑥则将目标信号频率
Figure 976467DEST_PATH_IMAGE005
代入频率匹配度函数，并进行归一化，可求得仪器频率匹配度
Figure 673028DEST_PATH_IMAGE035
（7）对满足目标型号性能要求的第n台仪器仪器，求取其精度要求匹配度
Figure 770297DEST_PATH_IMAGE036
：根据目标信号精度要求ɛ0与第n台仪器在输出目标信号时的精度ɛn，由下列公式
Figure 603123DEST_PATH_IMAGE037
可求得仪器精度要求匹配度
Figure 760435DEST_PATH_IMAGE036
，
（8）计算第n台仪器对目标信号匹配度为
Figure 944292DEST_PATH_IMAGE038
（9）计算所有信号源仪器匹配度
Figure 579673DEST_PATH_IMAGE039
，上位机比较各台仪器匹配度，选择匹配度最高的作为信号源。
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