一种可自定义测量范围的示波器及其实现方法

摘要

本发明提供了一种可自定义测量范围的示波器及其实现方法，包括：测量范围设定模块、测量项目设定模块、波形数据获取模块、波形测量模块和显示模块；测量范围设定模块，用于分别设置两个竖直的光标线的位置，该两个的竖直光标线所限定的范围为自定义测量范围；波形测量模块，用于根据所设定测量项目对所获取的自定义测量范围内波形数据进行分析计算，获得相应测量结果。用户通过对光标线位置的设定来确定由用户自定义的测量范围，从而可以根据自身需要方便的测量局部波形的参数。

说明书

技术领域

本发明涉及精密仪器测量技术领域，特别是一种可自定义测量范围的示波器及其实现 方法。

背景技术

现有示波器均具有测量功能，其一般是基于两种测量模式：自动设置测量和指定设置 测量。

自动设置测量用于自动调整示波器垂直、水平设置，从而将输入信号按照周期、边沿 等用户指定规则清晰的呈现给用户。自动设置的核心即通过对输入示波器的信号进行测量 来确定示波器垂直、水平的设置参数。

指定设置测量，首先由用户指定测量项目，然后，示波器根据测量项目对波形数据进 行测量。

目前，示波器或者是使用获取到的全部数据进行测量，或者是仅使用用户可见的屏幕 数据进行测量，而用户无法仅使用其感兴趣的部分数据进行测量。

无论是上述自动设置测量还是指定设置测量，其测量范围均是由厂商预先定义好的， 用户无法对其测量范围进行修改。当用户在使用中期望仅获取部分波形数据的测量结果 时，则只能通过调整示波器设置来间接实现(即使用屏幕显示的部分波形数据)，或者根 本无法实现(即使用全部数据)。无论采用上述何种测量模式，均会给用户使用带来极大 不便。

因此，我们有必要设计一种可自定义测量范围的示波器及其实现方法，为用户提供更 为灵活的可自定义测量范围的示波测量方式。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种可自定义测量范围的示 波器及其实现方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种可自定义测量范围的示波器的实现方法，其特征在于，包括：

分别设置两个竖直的光标线的位置；所述竖直的光标线可沿水平轴移动；该两个竖直 的光标线分别为第一光标线和第二光标线；所述第一光标线和第二光标线所限定的范围为 自定义测量范围；

设定测量项目；

从原始波形数据中获取该自定义测量范围内波形数据；

根据所设定测量项目对所获取的自定义测量范围内波形数据进行分析计算，获得相应 测量结果；

将所述测量结果进行显示。

在设置所述第一光标线和第二光标线位置的同时，还分别设置两个水平的光标线的位 置；所述水平的光标线可沿竖直轴移动；该两个水平的光标线分别为第三光标线和第四光 标线；所述第一、第二、第三、第四光标线所限定的区域为自定义测量范围。

对所述各个光标线的设置方式可采用：旋钮键设定方式、触摸屏选定方式、鼠标选定 方式或远程命令配置参数方式。

在所述获取波形数据的步骤中还设有对波形采集起始地址与用户定义起始地址的比 较步骤，包括：

比较波形采集起始地址与用户定义起始地址的时间顺序；若波形采集起始地址早于用 户定义起始地址，则以用户定义起始地址为起始获取波形数据；若用户定义起始地址早于 波形采集起始地址，则以波形采集起始地址为起始获取波形数据。

在所述从原始波形数据中获取自定义测量范围内的波形数据步骤中，还对所述原始波 形数据进行轨迹预处理，从该轨迹预处理的波形包络中获取该自定义测量范围内波形数 据；

所述轨迹预处理，包括：

以时间为单位对所述原始波形数据进行分组；提取该原始波形数据各个分组中的最大 值和最小值；以该提取各个分组的最大值和最小值形成波形包络。

一种可自定义测量范围的示波器，其特征在于，至少包括：测量范围设定模块、测量 项目设定模块、波形数据获取模块、波形测量模块和显示模块；

所述测量范围设定模块，用于分别设置两个竖直的光标线的位置；所述竖直的光标线 可沿水平轴移动；该两个竖直的光标线分别为第一光标线和第二光标线；所述第一光标线 和第二光标线所限定的范围为自定义测量范围；

所述测量项目设定模块，用于设定测量项目；

所述波形数据获取模块，用于从原始波形数据中获取该自定义测量范围内波形数据；

所述波形测量模块，用于根据所设定测量项目对所获取的自定义测量范围内波形数据 进行分析计算，获得相应测量结果；

所述显示模块，用于将所述测量结果进行显示。

在所述测量范围设定模块中还设置两个水平的光标线；所述水平的光标线可沿竖直轴 移动；该两个水平的光标线分别为第三光标线和第四光标线；该测量范围设定模块，还用 于分别设置该两个水平的光标线的位置；所述第一、第二、第三、第四光标线所限定的区 域为自定义测量范围。

所述测量范围设定模块对所述各个光标线的设置方式可采用：旋钮键设定方式、触摸 屏选定方式、鼠标选定方式或远程命令配置参数方式。

在所述波形数据获取模块中还设置有起始地址比较模块；

所述起始地址比较模块，用于对波形采集起始地址与用户定义起始地址的时间顺序进 行比较；若波形采集起始地址早于用户定义起始地址，则以用户定义起始地址为起始获取 波形数据；若用户定义起始地址早于波形采集起始地址，则以波形采集起始地址为起始获 取波形数据。

在所述波形数据获取模块中还设置有轨迹预处理模块；

所述轨迹预处理模块，用于以时间为单位对所述原始波形数据进行分组；提取该原始 波形数据各个分组中的最大值和最小值；以该提取各个分组的最大值和最小值形成波形包 络；

所述波形数据获取模块从该轨迹预处理模块形成的波形包络中获取该自定义测量范围 内波形数据。

通过本发明实施例，用户可以对相应光标线位置的设定来确定由用户自定义的测量范 围。由于，该自定义测量范围的确定更为灵活，用户可以根据自身需要方便的测量局部波 形的参数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成 对本发明的限定。在附图中：

图1为可自定义测量范围的示波器的实现方法流程图；

图2为波形数据范围示意图；

图3为可自定义测量范围的示波器实施例图一；

图4为可自定义测量范围的示波器实施例图二；

图5为可自定义测量范围的示波器实施例图三；

图6为可自定义测量范围的示波器模块结构示意图；

图7为数据范围映射示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本 发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。

图1为本发明可自定义测量范围的示波器的实现方法流程图。如图所示，该可自定义 测量范围的示波器的实现方法，包括：

1、分别设置两个竖直的光标线的位置；所述竖直的光标线可沿水平轴移动；该两个 竖直的光标线分别为第一光标线和第二光标线；所述第一光标线和第二光标线所限定的范 围为自定义测量范围；

2、设定测量项目。

目前，示波器为用户提供多种信号分析测量项目，如周期、频率、上升时间、下降时 间、正脉宽、负脉宽、占空比等。这里，主要是由用户设定对该自定义测量范围内信号所 要进行的测量项目。这些测量项目均为现有示波器所常用的测量项目。

3、获取该自定义测量范围内波形数据。

波形数据获取过程是根据之前已设置的自定义测量范围从所采集的波形数据中获取 该自定义测量范围内的波形数据。

4、根据所设定测量项目对从原始波形数据中所获取的自定义测量范围内波形数据进 行分析计算，获得相应测量结果。

这里所述的获取波形数据，是从待测量波形信号经过采样后得到的原始波形数据中， 获取所述自定义测量范围内的相关波形数据。

5、将所述测量结果进行显示。

上述可自定义测量范围的示波器的实现方法的关键在于，在该示波器中设置有第一光 标线、第二光标线两个可由用户设置的可沿水平轴移动的竖直的光标线，通过步骤1调整 该两个光标线的位置，为用户提供了可自定义设置的测量范围，从而为用户提供了更为灵 活的示波测量方式。图2为波形数据范围示意图。通过该图2我们可以更清楚的看到本发 明所提供的自定义测量范围与现有技术中自动设置测量和指定设置测量的测量模式的区 别。所谓自动设置测量是针对全部采集的波形数据进行分析计算的，其处理的范围与所采 集的波形数据范围有关。所谓指定设置测量是针对示波器屏幕范围内的波形数据进行分析 计算的，其处理的范围与所显示于示波器屏幕内的波形数据范围有关。该两种测量范围的 确定都不便于用户的灵活设定。而本发明所提供的自定义测量范围是在示波器屏幕范围 内，通过用户对两个光标线位置的设定而确定的。因此，其测量范围的确定更为灵活，用 户可以根据自身需要方便的测量局部波形的参数。

应当指出的是，所述步骤1和步骤2的顺序并不一定要依据上述流程的先后顺序，也 可先对所要测量的项目进行设定，再对限定自定义测量范围的第一、第二光标线位置进行 设置。上述流程顺序亦应在本发明的保护范围之内。

下面通过一个具体实施例对上述本发明的可自定义测量范围的示波器的实现方法作 进一步说明。

如图3所示，该示波器中设置有两个竖直的光标线，第一光标线A和第二光标线B。 用户通过操作菜单选择要设置第一光标线A、第二光标线B或同时操作光标线AB。该光标 线A、B的初始位置一般是由厂商随意指定的。例如，本实施例中是以屏幕中心左右3格 为光标线A、B的起始地址。用户通过旋转旋钮键来改变当前选中的光标线位置。

应该指出，本实施例中所给出光标线调整方式是通过旋钮键来进行操作的。但除此之 外，也可通过其它任何可以改变测量范围参数的操作来实现，例如，在触摸屏上选择矩形 区域、使用鼠标选择矩形区域、使用远程命令配置参数等。

这里，使用远程命令配置参数中，远程命令是一种测试测量仪器一般均支持的远程控 制仪器的方法。该配置方法遵循SCPI(Standard Commands for Programmable Instruments， 程控仪器标准命令集)规范。

如图4所示，通过按钮选择菜单中的测量项目。本示例中，具体选择的是“正脉宽” 选项。设置完毕后，示波器即开始根据所设定的自定义测量范围就该测试项目进行测量。

具体测量的过程，首先根据之前已设置的自定义测量范围从所采集的波形数据中获取 该自定义测量范围内的波形数据，然后根据所设定测量项目“正脉宽”对所获取的自定义 测量范围内波形数据进行分析计算，获得相应测量结果。

本实施例中，如图4所示的自定义测量范围进行波形测量，则所测量的“正脉宽”应 为测量范围内由左至右第一个合法脉宽的脉宽值“Width＝4.480us”。而如图5所示的自 定义测量范围来进行测量，则缩小测量范围后局部的脉宽值“Width＝1.520us”。可见， 用户通过改变自定义测量范围的区域，可以对不同局部的波形特性进行测量

上述可见，在自定义测量范围的示波器的实现方法中，采用的是两个竖直的光标线来 限定用户自定义的测量范围。除此之外，我们还可以再设置两个水平的光标线，该两个水 平的光标线分别为第三光标线和第四光标线。在设置该第一光标线和第二光标线位置的同 时，还分别设置该两个水平的光标线，第三光标线和第四光标线的位置。由上述第一、第 二、第三、第四光标线所限定的矩形区域即为所述自定义测量范围。这样，本发明所提供 的技术方案不仅提供水平方向上的范围限定，同时还提供竖直方向上的范围限定，从而使 对该自定义测量范围的设定更为全面。

由于在某些情况下，用户所自定义测量范围的起始地址早于示波器所采集波形数据的 起始地址，这样会造成示波器在分析计算时的误差。因此，为了避免这一问题，本发明在 所述步骤3获取波形数据的步骤中还设有对波形采集起始地址与用户定义起始地址的比较 步骤，具体如下：

比较波形采集起始地址与用户定义起始地址的时间顺序；若波形采集起始地址早于用 户定义起始地址，则以用户定义起始地址为起始获取波形数据；若用户定义起始地址早于 波形采集起始地址，则以波形采集起始地址为起始获取波形数据。

通过上述步骤则可以保证经过步骤3所获取的波形数据为真正有效的波形数据。

如图7所示，假设MemDepth标示已采集波形数据(存储深度)，HScale标示水平档 位，HOffset标示水平偏移，HSaRate标示采样率，x_A标示光标A屏幕坐标，x_B标示光标B 屏幕坐标，Start_scr标示屏幕波形在已采集波形数据中起始位置，End_scr标示屏幕波形在已 采集波形数据中中止位置，HGrid标示水平网格个数(本例使用屏幕网格个数为14)， Start_cursor、End_cursor分别表示光标在已采集波形数据中起始和终止位置。

自定义的测量范围与波形数据间映射可以如下计算：

1 计算屏幕波形数据与已采集波形数据间映射

${\mathrm{Start}}_{\mathrm{scr}}=(\frac{\mathrm{MemDepth}}{\mathrm{HSaRate}\times 2}-\frac{\mathrm{HScale}\times \mathrm{HGrid}}{2}+\mathrm{HOffset})\times \mathrm{HSaRate}$

End_scr＝Start_scr+HScale×HGrid×HSaRate

2 在屏幕波形映射基础上计算光标区域映射

${\mathrm{Start}}_{\mathrm{cursor}}={\mathrm{Start}}_{\mathrm{scr}}+x_A\times \frac{\mathrm{HScale}\times \mathrm{HGrid}}{700}\times \mathrm{HSaRate}$

${\mathrm{End}}_{\mathrm{cursor}}={\mathrm{Start}}_{\mathrm{scr}}+x_B\times \frac{\mathrm{HScale}\times \mathrm{HGrid}}{700}\times \mathrm{HSaRate}$

3 计算有效波形数据长度

Len＝End_cursor-Start_cursor

注意，计算有效数据长度时需要考虑Start_cursor<0或者End_cursor>MemDepth的情况。

近年来随着技术的发展，示波器存储深度越来越深、采样率越来越高，采样上述计算 方法在某些时基或存储深度一定时计算量较大，为了降低计算量同时提高计算效率，本发 明在所述步骤4从原始波形数据中获取自定义测量范围内的波形数据步骤中，还对所述原 始波形数据进行轨迹预处理，从该轨迹预处理的波形包络中获取该自定义测量范围内波形 数据；

所述轨迹预处理，包括：以时间为单位对所述原始波形数据进行分组；提取该原始波 形数据各个分组中的最大值和最小值；以该提取各个分组的最大值和最小值形成波形包 络。

通过上述对原始波形数据进行轨迹预处理，使得所述步骤4对波形数据进行分析计算 的步骤只需对该波形包络进行分析计算即可，有效降低了对波形数据进行分析计算时的运 算量。

应当指出，设计人员还可以对该轨迹预处理的数据范围做进一步限定。参见图2，该 轨迹预处理的数据范围可以为：全部数据范围、屏幕显示数据范围和自定义测量数据范围。 通过对轨迹预处理的数据范围限定，可以进一步降低轨迹预处理的运算量。

在使用轨迹预处理时，还需要定义轨迹起始坐标Start_trace及结束坐标End_trace，并且均 为屏幕像素坐标即单位为分组。此时，Start_cursor和End_cursor同样定义为分组坐标。

轨迹预处理公式：

Start_cursor＝x_A×2

End_cursor＝x_B×2

Len＝End_cursor-Start_cursor

同样，有效波形数据长度需要考虑Start_cursor<Start_trace及End_cursor>End_trace的情 况。

通过上述轨迹预处理法，可以将数据量庞大的原始波形数据压缩化简为数据量很小的 波形轨迹包络形式，并以此进行相关分析计算，大大降低了运算量，提高了系统计算效率。

图6为本发明可自定义测量范围的示波器模块结构示意图。如图所示，该示波器至少 包括：测量范围设定模块、测量项目设定模块、波形数据获取模块、波形测量模块和显示 模块。

所述测量范围设定模块，用于分别设置两个竖直的光标线的位置；所述竖直的光标线 可沿水平轴移动；该两个竖直的光标线分别为第一光标线和第二光标线；所述第一光标线 和第二光标线所限定的范围为自定义测量范围；

所述测量项目设定模块，用于设定测量项目。

目前，示波器为用户提供多种信号分析测量项目，如周期、频率、上升时间、下降时 间、正脉宽、负脉宽、占空比等。这里，主要是由用户设定对该自定义测量范围内信号所 要进行的测量项目。这些测量项目均为现有示波器所常用的测量项目。

所述波形数据获取模块，用于从原始波形数据中获取该自定义测量范围内波形数据。 该波形数据获取模块根据所述测量范围设定模块所设置的自定义测量范围从所采集的波 形数据中获取该自定义测量范围内的波形数据。

所述波形测量模块，用于根据所设定测量项目对所获取的自定义测量范围内波形数据 进行分析计算，获得相应测量结果。

所述显示模块，用于将所述测量结果进行显示。

其中，在所述测量范围设定模块中，用户可采用的设定方式可以包括：旋钮键设定方 式、触摸屏选定方式、鼠标选定方式或远程命令配置参数方式等进行所述光标线位置的调 整操作。

除此之外，在所述测量范围设定模块中还设置两个水平的光标线；所述水平的光标线 可沿竖直轴移动；该两个水平的光标线分别为第三光标线和第四光标线；该测量范围设定 模块，还用于分别设置该两个水平的光标线的位置；所述第一、第二、第三、第四光标线 所限定的区域为自定义测量范围。这样，本发明所提供的技术方案不仅提供水平方向上的 范围限定，同时还提供竖直方向上的范围限定，从而使对该自定义测量范围的设定更为全 面。

由于在某些情况下，用户所自定义测量范围的起始地址早于示波器所采集波形数据的 起始地址，这样会造成示波器在分析计算时的误差。因此，如前所述，在所述波形数据获 取模块中还设置有起始地址比较模块。所述起始地址比较模块，用于对波形采集起始地址 与用户定义起始地址的时间顺序进行比较；若波形采集起始地址早于用户定义起始地址， 则以用户定义起始地址为起始获取波形数据；若用户定义起始地址早于波形采集起始地 址，则以波形采集起始地址为起始获取波形数据。

同上所述为了降低计算量同时提高计算效率，本发明在所述波形数据获取模块中还设 置有轨迹预处理模块。所述轨迹预处理模块，用于以时间为单位对所述原始波形数据进行 分组；提取该原始波形数据各个分组中的最大值和最小值；以该提取各个分组的最大值和 最小值形成波形包络。所述波形数据获取模块从该轨迹预处理模块形成的波形包络中获取 该自定义测量范围内波形数据。

综上所述，本发明提供了一种可自定义测量范围的示波器的实现方法及示波器，通过 用户对相应光标线位置的设定来确定由用户自定义的测量范围。由于，该自定义测量范围 的确定更为灵活，用户可以根据自身需要方便的测量局部波形的参数。本领域一般技术人 员在此设计思想之下所做任何不具有创造性的改造，均应视为在本发明的保护范围之内。