CN115001452B - 一种自动确定信号时间常数的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动确定信号时间常数的方法和装置,包括:获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果。本发明能够自动确定脉冲信号的时间常数,并且能对时间常数参数进行自动优化,调试精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及数字滤波成型技术领域,特别涉及一种自动确定信号时间常数的方法和装置。
背景技术
目前,在数字梯形成型的运算步骤中,时间常数是必不可少的一个基本参数,在实际操作中,确认数字化多道输入信号的时间常数这一操作是靠人工判断完成的,当输入时间常数小于实际时间常数时,梯形的平顶会产生左低右高的倾斜,当输入时间常数大于实际时间常数时,梯形的平顶会产生左高右低的倾斜,由此,通过不断调整输入时间常数并人工判断平顶倾斜程度,可以将时间常数调整到合适的值,调试时间常数是一个繁琐复杂的过程,且需要人工参与,并且参与人的经验对调试快慢影响很大,效率较低。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提出一种自动确定信号时间常数的方法。
一种自动确定信号时间常数的方法,包括:
获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;
基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;
基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果。
作为本发明的一种实施例:所述基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值,包括:
当所述初始的触发阈值下发至数字多道时,对原始脉冲进行采集,获取脉冲序列,并开始计时;
当采集的脉冲序列大于所述初始的触发阈值时,将采集的脉冲序列发送至上位机;
当上位机未接收到所述脉冲序列时,获取计时数据;
判断所述计时数据是否到达预设的时间阈值,
若是,获取当前的触发阈值,并判断所述当前的触发阈值是否为总幅度值的1%-5%,若否,将当前的触发阈值设置为总幅度值的5%-15%。
作为本发明的一种实施例:所述当采集的脉冲序列大于所述初始的触发阈值之后,还包括:。
当上位机接收到所述脉冲序列时,获取脉冲序列的最大值,并将处于预设范围内的序列数据进行一级储存;
将经过一级储存的序列数据作为计算序列,针对所述计算序列的时间常数进行计算,获取脉冲信号衰减时间常数;
将所述脉冲信号衰减时间常数进行二级储存,并对经过二级储存的时间常数的平均值进行计算,得到平均值计算结果作为时间常数计算结果;
将所述平均值计算结果同步至数字化多道,并恢复初始的触发阈值。
作为本发明的一种实施例:所述基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果,包括:
根据所述脉冲序列对脉冲信号的时间常数进行计算,并将计算结果进行同步储存;
获取序列数据长度值,判断所述长度值的90%与1进行求和,得到求和数据,将所述求和数据和所述长度值进行比较;
当所述求和数据大于所述长度值时,对储存的数据求取平均值,并将所述平均值作为时间常数计算结果;
当所述求和数据不大于所述长度值时,将求和数据对应的结果值从脉冲序列中选取计算序列;
根据所述计算序列,对脉冲信号的时间常数进行计算,并将计算结果进行储存。
作为本发明的一种实施例:所述根据所述计算序列,对脉冲信号的时间常数进行计算,并将计算结果进行储存之后,还包括:
获取序列数据长度值,判断所述长度值的90%与1进行求和处理,得到求和数据,将所述求和数据和所述长度值进行比较;
当所述求和数据大于所述长度值时,对储存的数据求取平均值,并将所述平均值作为时间常数计算结果。
作为本发明的一种实施例:所述脉冲信号衰减时间常数的计算式为:
作为本发明的一种实施例:所述初始的触发阈值设置范围为总幅度值的85%-95%。
作为本发明的一种实施例:所述初始的触发阈值设置为总幅度值的91%。
基于同一发明构思,本发明还提供了一种自动确定信号时间常数的装置,包括:
触发阈值设置器、脉冲序列数据接收器和时间常数计算器;
所述触发阈值设置器:用于获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;
所述脉冲序列数据接收器:用于基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;
所述时间常数计算器:用于基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果。
与最接近的现有技术相比,本发明具有的有益效果如下:
1、本发明提供了一种自动确定信号时间常数的方法和装置,包括:获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果。本发明对比人工与自动调试时间常数:自动调试得到的结果更准确,自动调试结果精度更高,自动调试采用计算方式可以得到更高精度的数据,自动调试给出了不确定度,对于单次输入信号,自动调试通过滑动序列方法得到多个计算结果,可以给出统计不确定度,并可以给出结果波动;自动调试可以辅助判定输入信号质量,因自动调试可以给出时间常数计算结果不确定度,可以通过分析结果集合和不确定度,得到信号质量的相关结论;自动调试可以实现经常性检测,探测器输出信号的时间常数受其电容、电阻影响,会随环境变化而产生改变,进而使时间常数发生变化;自动调试因用时很短,可以根据需要实现实时自动检测,更新数据,将输入信号的变化影响降到最低;动调试可以与其他自动化措施联动,如数字化多道连接多个探测器,可以实现当探测器信号切换时,实现自动调试,进而实现完全的自动化。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例中一种自动确定信号时间常数的方法流程示意图;
图2为本发明实施例中一种自动确定信号时间常数的方法中时间常数参数的自动优化流程图;
图3为本发明实施例中一种自动确定信号时间常数的装置组成图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
实施例1:
本发明提供的一种自动确定信号时间常数的方法流程示意图如图1所示,包括:
步骤1:获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;
步骤2:基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;
步骤3:基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果;
具体的,步骤1中,
初始的触发阈值设置范围为总幅度值的85%-95%;
优选的,初始的触发阈值设置为总幅度值的91%;
步骤2包括:
当所述初始的触发阈值下发至数字多道时,对原始脉冲进行采集,获取脉冲序列,并开始计时;
当采集的脉冲序列大于所述初始的触发阈值时,将采集的脉冲序列发送至上位机;
当上位机未接收到所述脉冲序列时,获取计时数据;
判断所述计时数据是否到达预设的时间阈值,
若是,获取当前的触发阈值,并判断所述当前的触发阈值是否为总幅度值的1%-5%,若否,将当前的触发阈值设置为总幅度值的5%-15%;
步骤2中,包括:
所述脉冲信号衰减时间常数的计算式为:
步骤2之后,还包括:
当上位机接收到所述脉冲序列时,获取脉冲序列的最大值,并将处于预设范围内的序列数据进行一级储存;
将经过一级储存的序列数据作为计算序列,针对所述计算序列的时间常数进行计算,获取脉冲信号衰减时间常数;
将所述脉冲信号衰减时间常数进行二级储存,并对经过二级储存的时间常数的平均值进行计算,得到平均值计算结果作为时间常数计算结果;
将所述平均值计算结果同步至数字化多道,并恢复初始的触发阈值;
步骤3,包括:
获取序列数据长度值,判断所述长度值的90%与1进行求和,得到求和数据,将所述求和数据和所述长度值进行比较;
当所述求和数据大于所述长度值时,对储存的数据求取平均值,并将所述平均值作为时间常数计算结果;
当所述求和数据不大于所述长度值时,将求和数据对应的结果值从脉冲序列中选取计算序列;
根据所述计算序列,对脉冲信号的时间常数进行计算,并将计算结果进行储存;
在一个具体的实施例中,
获取序列数据长度值,判断所述长度值的90%与1进行求和处理,得到求和数据,将所述求和数据和所述长度值进行比较;
当所述求和数据大于所述长度值时,对储存的数据求取平均值,并将所述平均值作为时间常数计算结果;
在一个具体的实施例中,脉冲信号的时间常数计算过程为:
首先设置触发阈值为总量程的91%。
向下位机发送阈值参数,下位机即数字化多道收到阈值参数后,更改阈值。
向下位机发送获取原始脉冲命令并开始计时,下位机收到命令后,会判断并采集超过阈值的一个脉冲序列,采集完成后会向上位机发送该数据;
上位机轮询是否收到下位机发送的脉冲序列数据,如果是则开始处理该数据,获取脉冲序列的最大值;如果否则判断计时状态,判断计时累计时间是否达到到达时间T;
当计时累计时间是否达到到达时间T时,表示超时说明当前阈值太高,检查当前阈值是否为总幅度的1%,如果否,将当前阈值递减10%总幅度;如果是说明当前没有可用信号,表示时间常数自动计算过程结果;
上位机收到下位机发送的单次脉冲序列后,在上位机获取该序列最大值M并获取0.9M到0.1M之间的N个序列数据x[n](1≤n≤N)。
设y=0.9N,取x[n](1≤n≤y)为计算序列。
对序列x[n](1≤n≤y)计算时间常数并存储,其中Ts为ADC采样周期,
其中,τ表示脉冲信号的衰减时间常数,Ts表示ADC采样周期,x[n]表示第n个脉冲序列数据,y表示脉冲序列数据的长度值检查y+1是否大于N,如果否,令y=y+1,取x[n](1≤n≤y)为计算序列,并根据计算序列进行比较,对存储的时间常数求平均值并下发下位机。
恢复初始阈值并下发下位机,下位机收到参数后,变更阈值,自动过程结束;
本发明中首先通过迭代获得尽量高信噪比的原始信号脉冲数字序列,以保证计算精度。为此采用了超时逐次降低阈值的方法,从最大阈值开始,在超时等待后,逐次降低阈值,直到采集到脉冲序列,这就保证了采集到的信号是当前仪器状态下信噪比最高的信号。
对获得的符合要求的序列,根据脉冲峰值,确定90%峰值到10%峰值之间的序列为可用区间。取可用区间的前90%序列为首次计算序列,并逐次向后滑动,最终得到一系列时间常数计算结果,最后对得到的时间常数τ的集合求平均值,即可得到最终时间常数值。
通过上述步骤可以看到,当确定了合适的阈值后,只需要取得一次原始信号,就可以精确计算出输入信号的时间常数。
实施例2:
基于同一发明构思,本发明还提供了一种自动确定信号时间常数的装置,包括:
触发阈值设置器、脉冲序列数据接收器和时间常数计算器;
所述触发阈值设置器:用于获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;
所述脉冲序列数据接收器:用于基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;
所述时间常数计算器:用于基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果;
在一个具体的实施例中,利用所述装置进行时间常数的设定,包括:
设量程为2000mV,则设初始阈值为1820mV并下发到数字多道下位机,然后向下位机发送获取脉冲命令并开始计时,上位机开始在时间5s内不断查询是否收到下位机发送的脉冲序列;计时时间5s到达,没有收到下位机发送的时间序列,判断当前阈值不是总幅度的1%,则将阈值变更为81%总幅度即1620mV并下发到数字多道下位机,然后向下位机发送获取脉冲命令并开始计时,上位机开始在时间5s内不断查询是否收到下位机发送的脉冲序列,在第1.2s时,上位机收到下位机发送的脉冲序列。
采集到脉冲序列共8192个数据,其中最大值为1890mV,对应序号为253。最大值的90%对应值为1701,最大值10%对应值为189,对应序列中最接近值为1700和189,对应的区间序号为519到6025,共5507个数据。
取5507个数据的前90%即从519到5474作为第一个计算序列,然后依次向后滑动直到最后一个数据达到序列末尾,共可以得到552个时间常数计算值,得到平均值为50.2422μs,标准偏差为±0.1058μs。将该平均值下发下位机,恢复初始阈值并下发下位机,下位机收到参数后,变更阈值,自动过程结束。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种自动确定信号时间常数的方法,其特征在于,包括:
获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;
基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;
基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果;
其中,所述基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值,包括:
当所述初始的触发阈值下发至数字多道时,对原始脉冲进行采集,获取脉冲序列,并开始计时;
当采集的脉冲序列大于所述初始的触发阈值时,将采集的脉冲序列发送至上位机;
当上位机未接收到所述脉冲序列时,获取计时数据;
判断所述计时数据是否到达预设的时间阈值,
若是,获取当前的触发阈值,并判断所述当前的触发阈值是否为总幅度值的1%-5%,若否,将当前的触发阈值设置为总幅度值的5%-15%。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述当采集的脉冲序列大于所述初始的触发阈值之后,还包括:
当上位机接收到所述脉冲序列时,获取脉冲序列的最大值,并将处于预设范围内的序列数据进行一级储存;
将经过一级储存的序列数据作为计算序列,针对所述计算序列的时间常数进行计算,获取脉冲信号衰减时间常数;
将所述脉冲信号衰减时间常数进行二级储存,并对经过二级储存的时间常数的平均值进行计算,得到平均值计算结果作为时间常数计算结果;
将所述平均值计算结果同步至数字化多道,并恢复初始的触发阈值。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果,包括:
根据所述脉冲序列对脉冲信号的时间常数进行计算,并将计算结果进行储存;
获取序列数据长度值,判断所述长度值的90%与1进行求和,得到求和数据,将所述求和数据和所述长度值进行比较;
当所述求和数据大于所述长度值时,对储存的数据求取平均值,并将所述平均值作为时间常数计算结果;
当所述求和数据不大于所述长度值时,将求和数据对应的结果值从脉冲序列中选取计算序列;
根据所述计算序列,对脉冲信号的时间常数进行计算,并将计算结果进行同步储存。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述计算序列,对脉冲信号的时间常数进行计算,并将计算结果进行储存之后,还包括:
获取序列数据长度值,判断所述长度值的90%与1进行求和处理,得到求和数据,将所述求和数据和所述长度值进行比较;
当所述求和数据大于所述长度值时,对储存的数据求取平均值,并将所述平均值作为时间常数计算结果。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述初始的触发阈值设置范围为总幅度值的85%-95%。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述初始的触发阈值设置为总幅度值的91%。
8.一种自动确定信号时间常数的装置,其特征在于,包括:触发阈值设置器、脉冲序列数据接收器和时间常数计算器;
所述触发阈值设置器:用于获取总幅度值,根据所述总幅度值,设置初始的触发阈值,并将所述初始的触发阈值下发至数字多道下位机;
所述脉冲序列数据接收器:用于基于所述初始的触发阈值,获取大于所述初始的触发阈值的脉冲序列数据,并根据获取到的脉冲序列设置新的触发阈值;
所述时间常数计算器:用于基于所述新的触发阈值,针对时间常数进行自动计算,并确定时间常数计算结果;
其中,所述脉冲序列数据接收器,具体用于:
当所述初始的触发阈值下发至数字多道时,对原始脉冲进行采集,获取脉冲序列,并开始计时;
当采集的脉冲序列大于所述初始的触发阈值时,将采集的脉冲序列发送至上位机;
当上位机未接收到所述脉冲序列时,获取计时数据;
判断所述计时数据是否到达预设的时间阈值,
若是,获取当前的触发阈值,并判断所述当前的触发阈值是否为总幅度值的1%-5%,若否,将当前的触发阈值设置为总幅度值的5%-15%。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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