【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電子，涉及一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置及其方法。
技術介紹
1、為了確保測量儀器的性能和穩定性，波形分析成為一項重要的技術手段。波形分析通過對測量儀器輸出信號進行時域和頻域的分析，可以揭示測量儀器的工作狀態。
2、在傳統的測量儀器中，波形分析通常依賴于復雜的儀器和手動操作，限制了實時性和自動化水平。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置及其方法，解決了通過自動對測量儀器信號的波形進行分析，最終得到測量儀器的一致性參數的技術問題。
2、為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，包括數個信號通道單元、adc模塊、pll鎖相環、fpga處理器、通信模塊和通道控制模塊，每一個信號通道單元連接一個待檢測測量儀器，所有信號通道單元均與adc模塊連接，adc模塊連接fpga處理器，fpga處理器還分別與pll鎖相環、通信模塊和通道控制模塊連接，通道控制模塊分別與所有信號通道單元連接，用于分別控制所有信號通道單元的供電回路的通斷；
4、信號通道單元包括采樣放大器、衰減電路、阻抗變換電路、差分放大器、數控放大器和調偏電路，待檢測測量儀器輸出的信號連接到采樣放大器，采樣放大器連接衰減電路，衰減電路連接阻抗變換電路，阻抗變換電路連接差分放大器，差分放大器連接數控放大器，數控放大器連接調偏電路，調偏電路連接adc模塊；
5、fpga處理器通
6、優選的，所述pll鎖相環用于為adc模塊提供采樣時鐘，衰減電路用于對采樣放大器輸出的信號進行衰減，阻抗變換電路用于調整衰減電路輸出信號的阻抗來適應差分放大器的輸入，差分放大器和數控放大器用于對阻抗變換電路的輸出信號進行一級放大和二級放大，調偏電路用于對數控放大器的輸出信號進行調偏處理后送入adc模塊進行模數轉換。
7、優選的，所述采樣放大器的型號為ada4930-1，所述衰減電路為rc衰減網絡，阻抗變換電路為lc阻抗匹配網絡，差分放大器ada4937-1，adc模塊的型號為max11270，所述fpga處理器的型號為xilinx?virtex?ultrascale+xc7vx690t，所述pll鎖相環的型號為cdce913，所述通信模塊的型號為nrf52840藍牙模塊，所述通道控制模塊的型號為adg1208模擬開關。
8、一種通過波形分析測量儀器的參數的方法，包括如下步驟：
9、步驟1：建立一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置；pfga處理器通過通道控制模塊在同一時間選擇任意一個信號通道單元ch進行工作；
10、信號通道單元ch采集與其連接的待檢測測量儀器發出的原始信號，原始信號通過采樣放大器、衰減電路、阻抗變換電路、差分放大器、數控放大器和調偏電路進行信號調理，得到預處理信號，預處理信號經過adc模塊的模數轉換后得到脈沖信號，脈沖信號送入fpga處理器；
11、步驟2：fpga處理器對接收到的脈沖信號進行脈沖壓縮，采用匹配濾波器減小脈沖信號中脈沖的時域寬度；
12、步驟3：fpga處理器對脈沖壓縮后的信號進行時域一致性分析，對比脈沖壓縮后的信號在相鄰時刻的相似性；
13、步驟4：fpga處理器對脈沖壓縮后的信號進行頻域一致性分析，采用頻譜分析法，計算不同門控寬度下的功率譜密度，比較不同門控寬度下的功率譜密度圖，得到頻譜特性的變化數據；
14、步驟5：根據步驟3和步驟4的結果，評估測量儀器的一致性。
15、優選的，在執行步驟2時，具體步驟如下：
16、步驟2-1：設定接收到的脈沖信號為s(t)，t為時刻，匹配濾波器的沖激響應h(t)通過以下公式進行計算：
17、h(t)＝s*(-t)；
18、其中，*表示復共軛，匹配濾波器的目標是最大化輸出信號的信噪比，采用脈沖信號s(t)的復共軛作為沖激響應h(t)；
19、步驟2-3：脈沖壓縮后的信號y(t)通過通過卷積操作，具體如下公式：
20、y(t)＝s(t)×h(t)；
21、在時域上，卷積操作用積分來表示，具體如下公式：
22、
23、對于離散時間下的信號，卷積操作可以表示為：
24、
25、其中，n表示輸出信號y[n]的時刻，是卷積的結果的時刻，m表示輸入信號s[m]和卷積核或脈沖響應h[n-m]的相對時刻偏移，y[n]為y(t)的其中一種輸出。
26、優選的，在執行步驟3時，具體步驟如下：
27、步驟3-1：獲取脈沖壓縮后的信號y(t)，選取一個時刻t和其相鄰時刻t+δt，分別記為z(t)和z(t+δt)，其中，δt表示兩個時刻的時間間隔：
28、z(t)＝a·cos(2πfct+φ)+n(t)
29、z(t+δt)＝a·cos(2πfc(t+δt)+φ)+n(t+δt)；
30、其中，a是目標回波的幅度，fc是測量儀器的工作頻率，φ是初始相位，n(t)和n(t+δt)均表示噪聲；
31、步驟3-2：時域一致性參數corr(x(t)，x(t+δt))通過計算協方差和標準差的比值得到，用于衡量相鄰時刻的信號在時域上的相似性，計算公式如下：
32、
33、其中，cov(x(t),x(t+δt))表示x(t)和x(t+δt)的協方差，σx(t)和σx(t+δt)分別表示x(t)和x(t+δt)的標準差。
34、優選的，在執行步驟4時，具體步驟如下：
35、步驟4-1：獲取脈沖壓縮后的信號y(t)；
36、步驟4-2：使用傅里葉變換或功率譜密度估計方法，將信號y(t)轉換到頻域，得到功率譜密度q(f)，具體公式如下：
37、q(f)＝∣y(f)∣2；
38、其中，q(f)是y(t)的傅里葉變換；
39、步驟4-3：重復步驟4-1和步驟4-2，得到不同門控寬度下的功率譜密度，分別表示為s1(f)、s2(f)、...si(f)，i取值為門控寬度的數量；
40、步驟4-4：比較s1(f)、s2(f)、...si(f)，得到頻譜特性的變化數據，根據頻譜特性的變化數據生成頻域一致性參數cp。
41、優選的，在執行步驟5時，通過線性加權平均的方法計算待測測量儀器的一致性參數c：
42、c＝w1×corr(x(t),x(t+δt))+w2×cp
43、其中，w1和w2表示權重，用于平衡時域和頻域一致性的重要性。
44、本專利技術所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置及其方法，解決了通過自動對測量儀器信號的波形進行分析，最終得到測量儀器的一致性參數的技術問題，本專利技術可以實現了對多個測量儀器的同時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，其特征在于：包括數個信號通道單元、ADC模塊、PLL鎖相環、FPGA處理器、通信模塊和通道控制模塊，每一個信號通道單元連接一個待檢測測量儀器，所有信號通道單元均與ADC模塊連接，ADC模塊連接FPGA處理器，FPGA處理器還分別與PLL鎖相環、通信模塊和通道控制模塊連接，通道控制模塊分別與所有信號通道單元連接，用于分別控制所有信號通道單元的供電回路的通斷；
2.如權利要求1所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，其特征在于：所述PLL鎖相環用于為ADC模塊提供采樣時鐘，衰減電路用于對采樣放大器輸出的信號進行衰減，阻抗變換電路用于調整衰減電路輸出信號的阻抗來適應差分放大器的輸入，差分放大器和數控放大器用于對阻抗變換電路的輸出信號進行一級放大和二級放大，調偏電路用于對數控放大器的輸出信號進行調偏處理后送入ADC模塊進行模數轉換。
3.如權利要求1所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，其特征在于：所述采樣放大器的型號為ADA4930-1，所述衰減電路為RC衰減網絡，阻抗變換電路為LC阻抗匹配網絡，差分放大器AD
4.一種通過波形分析測量儀器的參數的方法，應用于權利要求1-3任一項所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，其特征在于：包括如下步驟：
5.如權利要求1所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的方法，其特征在于：在執行步驟2時，具體步驟如下：
6.如權利要求5所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的方法，其特征在于：在執行步驟3時，具體步驟如下：
7.如權利要求6所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的方法，其特征在于：在執行步驟4時，具體步驟如下：
8.如權利要求7所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的方法，其特征在于：在執行步驟5時，通過線性加權平均的方法計算待測測量儀器的一致性參數C：
...【技術特征摘要】
1.一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，其特征在于：包括數個信號通道單元、adc模塊、pll鎖相環、fpga處理器、通信模塊和通道控制模塊，每一個信號通道單元連接一個待檢測測量儀器，所有信號通道單元均與adc模塊連接，adc模塊連接fpga處理器，fpga處理器還分別與pll鎖相環、通信模塊和通道控制模塊連接，通道控制模塊分別與所有信號通道單元連接，用于分別控制所有信號通道單元的供電回路的通斷；
2.如權利要求1所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，其特征在于：所述pll鎖相環用于為adc模塊提供采樣時鐘，衰減電路用于對采樣放大器輸出的信號進行衰減，阻抗變換電路用于調整衰減電路輸出信號的阻抗來適應差分放大器的輸入，差分放大器和數控放大器用于對阻抗變換電路的輸出信號進行一級放大和二級放大，調偏電路用于對數控放大器的輸出信號進行調偏處理后送入adc模塊進行模數轉換。
3.如權利要求1所述的一種通過波形分析測量儀器的參數的裝置，其特征在于：所述采樣放大器的型號為ada4930-1，所述衰減電路為rc衰減網絡，阻抗變換電路為lc...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張根喜，豐國棟，桑明華，
申請(專利權)人：南京威翔科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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