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測量儀器中的各種波形抽取方式

發(fā)布時間:2016-06-29 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】幾乎所有需要進(jìn)行波形顯示的測量儀器都面臨一個問題:待顯示的波形片段中的采樣點數(shù)不等于屏幕顯示區(qū)域的像素數(shù),在這樣的情況下,如何把波形繪制到顯示區(qū)域中去?本文將為你介紹一下解決這一問題的幾種方案。
  
第一種情況:波形片段中的采樣點數(shù)大于屏幕顯示區(qū)域的像素數(shù),在不同情況下,使用的抽取方案不同。
  
1.等間隔抽取
    
測量儀器中的各種波形抽取方式 
圖1 等間隔抽取
  
這其實就是一個如何把大量波形壓縮到特定點數(shù)的問題,針對這個問題我們很自然就可以想到采用等間隔波形抽取。以波形片段的采樣點數(shù)與屏幕點數(shù)的固定比例,等間隔地抽取采樣點,抽出來的采樣點顯示到屏幕上。這種方案優(yōu)點在于實現(xiàn)簡單且能反應(yīng)波形的大致輪廓,適用于較低頻率的信號,缺點在于對于太高頻的信號,峰值會被過濾掉,無法反映信號的峰值。
  
2.峰值抽取
    
測量儀器中的各種波形抽取方式  
圖2 峰值抽取
  
峰值抽取是把波形原始采樣片段分成若干組,如圖所示分成了5組,每組分別比較出最大值和最小值作為抽取點,并保持這兩個點的先后順序關(guān)系。這種抽取方法針對高頻信號,優(yōu)點在于找出峰值,但不保證相鄰兩點之間的時間間隔相等。
  
3.均值抽取
 
測量儀器中的各種波形抽取方式  
圖3 均值抽取
  
均值抽取同樣把原始采樣波形分成若干段,每段各自算出平均值,作為該段的抽取點。這種方案可以認(rèn)為是前兩種方案的折中,通過求均值,既保證相鄰點之間的時間間隔均等,又盡可能使抽取波形與原波形保持一致;但是也存在對于太高頻的信號,峰值會被過濾掉,無法反映信號的峰值。
  
我們再來看第二種情況:波形片段中的采樣點數(shù)少于屏幕顯示區(qū)域的像素數(shù)。
  
這種情況就需要在采樣點間填充虛構(gòu)的采樣點來解決。
  
1.直接填充
    
測量儀器中的各種波形抽取方式
圖4 直接填充
  
在需要填充虛構(gòu)采樣點的位置上,直接復(fù)制前面一個真實采樣點。這種方案實現(xiàn)簡單,缺點在于會使波形呈階梯狀,不真實。
  
2.線性填充
    
測量儀器中的各種波形抽取方式
圖5 線性填充
  
線性填充先連接相鄰的采樣點,然后從這條相鄰的連接線的對應(yīng)位置上找到填充的點。這種方案不會產(chǎn)生第一種方案中的階梯,但還是會人為地產(chǎn)生了非線性現(xiàn)象。
  
3.正弦填充
    
測量儀器中的各種波形抽取方式
圖6 正弦填充
  
正弦填充又叫正弦插值,用于高速采樣時對信號的還原,具體實施方式需要用到濾波手段。這種方案實現(xiàn)方法較前兩種復(fù)雜,但較好避免了非線性現(xiàn)象。


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