CN114217298B - 一种自适应的波形模板构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应的波形模板构造方法，其提出的自适应波形模板是对标准波形模板的扩充，基于波形数值概率计算每一列的信息熵，根据信息熵修正用户设定的波形模板垂直容差值g_y得到每一列的理论容差值g_i。这样可以根据具体的测试要求对水平和垂直方向上的容差值进行自定义，对不同的波形源以及容差值可以生成不同的波形模板，可以对这些波形模板进行保存并针对不同的测试波形进行使用，可以更好地适应各种信号的测试要求。

Description

一种自适应的波形模板构造方法

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种自适应的波形模板构造方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，电子设备的性能不断提升，我们对电子设备的精密度和准确度要求也越来越高，这就需要对电子设备进行大量的重复性测试。数字示波器作为一种被广泛使用的电子测量仪器，其具有的Pass/Fail功能可以对电子设备进行性能检测，捕获到不符合设定要求的异常信号，同时可以显示出测试过程中的异常概率、测试时间等信息，以便高效地完成电子设备性能测试。

Pass/Fail功能需要在测试前先提供一个波形模板，再将测试波形与波形模板进行比较，如果不符合波形模板要求则会对异常情况进行标记。波形模板分为标准模板和极限模板，标准模板由计算机生成，而极限模板的构造涉及到源信号和容限的选择，容限具体表现为测试信号在极限测试中失败前有多大的余量。构造极限模板时，源信号一般可以选择一个良好质量的基准波形，而容限的大小决定了在这个源信号的水平和垂直方向上的误差范围。当测试波形在此范围内时则表示测试结果为通过，反之则为失败。

水平和垂直方向的容限可以被用来检测信号抖动以及其他原因引起的水平和垂直方向上的波形稳定性问题。当容差值为固定数值时，显然不能满足我们对不同测试条件以及测试精密度的要求。。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种自适应的波形模板构造方法，可以根据具体的测试要求对水平和垂直方向上的容差值进行自定义，根据容差值的不同生成最终的波形模板，可以更好地适应各种信号的测试要求。

为实现上述发明目的，本发明自适应的波形模板构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在一段时间内，采集N幅波形，并利用波形映射技术生成波形数据库，波形数据库中数值代表了N次采集中数据出现的次数D_ji，从而得到波形数据库中第i列的第j个数据出现概率值为p_ji：

其中，X为屏幕水平方向像素点个数，M为屏幕垂直方向像素点个数；

(2)、根据概率值p_ji，计算波形数据库的每一列的信息熵，得一个信息熵序列，其中，第i列信息熵E_i为：

(3)、在信息熵序列找出最大值E_max；

(4)、根据用户设定的、以格为单位的波形模板垂直容差值g_y，计算第i列的、为单位的理论容差值g_i：

将理论容差值g_i进行单位转换，得到以为幅值为单位的容差值G_i；

(5)、将采集到的第i列的N幅波形的幅度平均值A_i与容差值G_i相加减生成第i列的波形上下边缘值；

(6)、根据用户设定水平容差值g_x，找到对应的像素点个数ΔX，再找到第i列的左右ΔX列内所有列的波形上下边缘值中最大值和最小值作为第i列的最终上下边缘值，这样获得最终的波形模板数据，生成最终的波形模板。

本发明目的是这样实现的：

本发明自适应的波形模板构造方法提出的自适应波形模板是对标准波形模板的扩充，基于波形数值概率计算每一列的信息熵，根据信息熵修正用户设定的波形模板垂直容差值g_y得到每一列的理论容差值g_i。这样可以根据具体的测试要求对水平和垂直方向上的容差值进行自定义，对不同的波形源以及容差值可以生成不同的波形模板，可以对这些波形模板进行保存并针对不同的测试波形进行使用，可以更好地适应各种信号的测试要求。

附图说明

图1是本发明自适应的波形模板构造方法一种具体实施方式流程图；

图2是波形上下边缘值计算示意图；

图3是最终上下边缘值计算示意图；

图4是最终的波形模板一具体实例示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

现根据具体发明内容，对每一步的实施进行详细描述。本实施例中所选源信号为C1通道的正弦波信号，垂直容差g_y设定为0.03格(div)，水平容差g_x设定为0.03格(div)，测试通道为C1通道。

图1是本发明自适应的波形模板构造方法一种具体实施方式流程图。

在本实施例中，如图1所示，本发明自适应的波形模板构造方法包括以下步骤：

步骤S1：采集波形，生成波形数据库

在一段时间内，采集N幅波形，并利用波形映射技术生成波形数据库，波形数据库中数值代表了N次采集中数据出现的次数D_ji，从而得到波形数据库中第i列的第j个数据出现概率为p_ji：

其中，X为波形数据库水平方向像素点个数，M为波形数据库垂直方向像素点个数。

在本实施例中，屏幕水平方向有1000个像素点即X＝1000，则数据库有1000列，采集波形为N幅，波形采集后的原始数据如表1所示。

表1

表1中，Y_k,i为第k幅波形的第i列的幅度值，k＝1,2,…,N，i＝1,2,…,X，A_i为第i列的波形幅度平均值，单位为伏(V)，其值为：

经过波形映射技术生成的波形数据库如表2所示。

表2

在本实施例中，屏幕水平方向有1000个像素点，垂直方向有600个像素点，则波形数据库有600行，1000列，表中D_j,i为第i列的第j行像素点所对应采集波形的幅度值出现的次数，若采集波形中没有出现此像素点所对应的波形幅度值，则D_j,i＝0。

计算波形数据库中每一列的幅度值在本列中出现的概率p_ji，概率公式为：

其中，M为屏幕垂直方向的像素点个数，在本实施例中M＝600。

步骤S2：按列计算信息熵，获得信息熵序列

根据概率值p_ji，计算波形数据库的每一列的信息熵，得一个信息熵序列，其中，第i列信息熵E_i为：

步骤S3：在信息熵序列找出最大值E_max；

步骤S4：根据用户设定波形模板垂直容差值计算理论容差值

根据用户设定的、以格为单位的波形模板垂直容差值g_y，计算第i列的、为单位的理论容差值g_i：

将理论容差值g_i进行单位转换，得到以为幅值为单位的容差值G_i。

理论容差值g_i单位为格(div)，需要将理论容差值g_i(单位为格)转换为对应的、以为幅值为单位的容差值G_i：

G_i＝g_i*Y_DIV

其中，Y_DIV表示垂直方向每格所代表的幅度值。

在本实施例中，幅值档位为5V/div即Y_DIV＝5V/div，容差值为0.03div，则容差值G_i＝0.15*g_i(V)。

步骤S5：计算波形上下边缘值

如图2所示，将采集到的第i列的N幅波形的幅度平均值A_i与容差值G_i相加减生成第i列的波形上边缘值Y_{i ma}和下边缘值Y_{i min}：

Y_{i ma}＝A_i+G_i

Y_{i min}＝A_i-G_i

步骤S6：根据设定的水平容差值，确定最终上下边缘值，生成最终的波形模板。

根据用户设定水平容差值g_x，找到对应的像素点个数ΔX，再找到第i列的左右ΔX列内所有列的波形上下边缘值中最大值和最小值作为第i列的最终上下边缘值，这样获得最终的波形模板数据，生成最终的波形模板。

如图3所示，根据用户设定的水平方向的容差值g_x(单位为格)，求出该容差值所对应的水平方向列数ΔX为

ΔX＝g_x*XDOTS_PER_DIV

XDOTS_PER_DIV为水平方向每格对应的像素点个数。

再查找第(i-ΔX)列到第(i+ΔX)列范围内所有列的波形上下边缘值中最大值Y_max和最小值Y_min作为第i列的最终上下边缘值，这样获得最终的波形模板数据，生成最终的波形模板。

在本实施例中，水平容差值为0.03div，水平方向每格像素点为100个，得到ΔX＝3列,则第(i-3～i+3)列中的最大值和最小值分别为第i列的最终上下边缘值。按上述方法可得到最终的波形模板，最终的波形模板中每列都包含最终上边缘值和最终下边缘值。在本实施例中，最终的波形模板如图4所示。

可见，本发明可以根据具体的测试要求对水平和垂直方向上的容差值进行自定义，对不同的波形源以及容差值可以生成不同的波形模板，更好地适应各种信号的测试要求。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种自适应的波形模板构造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、在一段时间内，采集N幅波形，并利用波形映射技术生成波形数据库，波形数据库中数值代表了N次采集中数据出现的次数D_ji，从而得到波形数据库中第i列的第j个数据出现概率值为p_ji：

其中，X为屏幕水平方向像素点个数，M为屏幕垂直方向像素点个数；

(2)、根据概率值p_ji，计算波形数据库的每一列的信息熵，得一个信息熵序列，其中，第i列信息熵E_i为：

(3)、在信息熵序列找出最大值E_max；

(4)、根据用户设定的、以格为单位的波形模板垂直容差值g_y，计算第i列的、为单位的理论容差值g_i：

将理论容差值g_i进行单位转换，得到以为幅值为单位的容差值G_i；

(5)、将采集到的第i列的N幅波形的幅度平均值A_i与容差值G_i相加减生成第i列的波形上下边缘值；

(6)、根据用户设定水平容差值g_x，找到对应的像素点个数ΔX，再找到第i列的左右ΔX列内所有列的波形上下边缘值中最大值和最小值作为第i列的最终上下边缘值，这样获得最终的波形模板数据，生成最终的波形模板。