【技術實現步驟摘要】
本申請涉及正弦波采樣中一種適當采樣率的自動確定方法。正弦波，作為最簡單的規則波形，是信號源必須要提供的一種基本波形類別，在電路及其阻抗元件的性能測試中被廣泛利用。對一個線性電路系統，輸入一個正弦波，則它的正常輸出也是一個正弦波。用示波器觀察系統輸入輸出正弦波，是電路或阻抗元件的基本測試方式。示波器本質上是一個數據采集顯示系統。正弦波電壓信號的采集，需要給一個適當的采樣率。過大的采樣率意味著過大的系統資源的需求或占用。不適當的采樣率采得的正弦波波形，在時域將采樣點連起來，視覺上不成正弦形，難看、不完整。
技術介紹
1、時域抽樣定理。一個頻譜受限的信號f(t)，如果頻譜只占據-fm～+fm的范圍，則信號f(t)可以用等間隔的抽樣值唯一地表示，而抽樣間隔ts必須不大于1/(2fm)，即抽樣率fs≥2fm，最低抽樣率為2fm。
2、對一個正弦波，若按以上采樣定理采樣，也存在一些問題。如果正弦波的一周剛好采兩個點，即fs＝2fm，并不一定能重建原正弦信號。如果采樣率fs＞2fm但是fs＜10fm，則采集的正弦波在時域觀察時正弦波形度不好、視覺效果差。而如果采樣率遠遠大于正弦波的頻率，即fs＞＞10fm，則采集系統的資源可能不支持，或者采集系統高配采集，不一定必要。
3、目前，尚未發現有討論正弦波采樣中適當采樣率的自動確定問題。實際中，示波器等，通常是通過人工試錯的方式來確定適當采樣率以顯示完整正弦波的。
技術實現思路
1、專利技術目的
2、擬提出一種正弦波
3、技術方案
4、一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，其特征在于，包括如下步驟，(1)采集系統先以某常用采樣率fs試采一足夠長的一段數據，在時域或頻域評估按此fs采集的這段數據的波形正弦化程度，看是否滿意，如果滿意則將嘗試的fs確定為適當采樣率，流程結束，否則，執行下面步驟；(2)對按采樣率fs試采的這段數據做fft幅值譜，在幅值譜[0，fs]區間內找到兩個最大譜峰，小于fs/2的譜峰頻率記為f0，另一個譜峰頻率則為fs-f0，以此為基礎構造如下新采樣頻率fs′候選集
5、
6、(3)嘗試按候選集中的一新采樣率fs′試采正弦波一足夠長的一段數據，在時域或頻域評估按此fs′采集的這段數據的波形正弦化程度，看是否滿意，如果滿意則將嘗試的fs′確定為適當采樣率，流程結束，否則，繼續步驟(3)嘗試其他新的采樣率。
7、根據以上一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(1)步在時域評估按fs采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，求取這段數據的均值，高于均值的數據點連續出現的次數約大于等于5次，低于均值的數據點連續出現的次數也約大于等于5次，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
8、根據以上一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(1)步在頻域評估按fs采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，對這段數據做fft幅值譜，在幅值譜[0，fs]區間內找到兩個最大譜峰，其中小于fs/2的譜峰頻率記為f0，如果fs/f0的值約大于10，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
9、根據以上一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(3)步在時域評估按fs′采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，求取這段數據的均值，高于均值的數據點連續出現的次數約大于等于5次，低于均值的數據點連續出現的次數也約大于等于5次，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
10、根據以上一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(3)步在頻域評估按fs′采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，對這段數據做fft幅值譜，在幅值譜[0，fs′]區間內找到兩個最大譜峰，其中小于fs′/2的譜峰頻率記為f0，如果fs′/f0的值約大于10，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
11、根據以上一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(3)步從候選集中新采樣率fs′的選取，其特征在于，可按照下面的次序搜索，直到滿意為止：(a)先設n0＝0，n1＝0，k＝10，其對應新采樣率fs′＝10f0或fs′＝10(fs-f0)，如果此fs′系統資源不支持，則可不斷令n1＝n1+1直到系統資源支持的fs′為止，當n1＝1時，取或(b)按新采樣率fs′試采一足夠長的一段數據進行波形正弦化程度評估；(c)如果改變n1不能找到滿意采樣率，則n0＝n0+1繼續新的采樣率fs′的探索評估。
12、以上方案的提出源于本申請在如下一些方面的探索與研究。
13、采樣定理是基于信號的頻率來確定采樣率的，而實際采樣時往往并不知道正弦波的實際頻率。同時，基于頻譜分析正弦波的實際頻率也并不是那么簡單。設以采樣率fs試采得一正弦波的一段數據xnn＝0，1，…，n-1，在其幅頻譜的[0，fs]區間上存在f0和fs-f0兩個譜峰，此時，并不能斷定正弦波的實際頻率是f0或(fs-f0)或者f0+nfs或(fs-f0+nfs)，因為關于正弦波采樣存在這樣的推導：
14、sin(2π(f0+n0fs)nts)＝sin(2πf0nts+2πn0n)＝sin(2πf0nts)
15、sin(2π(fs-f0+n0fs)nts)＝-sin(2πf0nts)
16、其中，ts＝1/fs。也就是說，當以采樣率fs采正弦波時，存在同樣一個幅頻譜，對應無窮多種頻率的正弦波，這些頻率的集合就是：
17、b＝{f：f＝f0+n0fs∪f＝(n0+1)fs-f0，n0∈0，1，…}
18、顯然，對正弦波的采樣未必要遵循采樣率fs＞2fm。以上正弦波頻率f0+n0fs，在n0大于0時意味著比采樣率fs更大的頻率，但也可以按fs采樣以獲得正弦波的大小信息。以上正弦波頻率fs-f0，在f0＜fs/2時它則大于fs/2，也不滿足fs＞2fm，也可以按fs采樣并獲得正弦波的大小信息。
19、本申請以如下matlab程序為基礎調整頻率做了實驗。
20、f＝10；％40，70，100；20，50，80，110
21、fs＝30；ts＝1/fs；
22、n＝4096；
23、t＝0：ts：(n-1)*ts；
24、x＝sin(2*pi*f*t)；
25、subplot(2，1，1)
26、plot(t(1：30)，x(1：30))
27、x＝abs(fft(x-mean(x)))*2/n；
28、subplot(2，1，2)
29、plot((0：n-1)*fs/n，x(1：n))
30、實驗發現，對f＝10hz、40hz、70hz或者100hz時的正弦波，以fs＝30hz采得的正弦波的波形和蝠頻譜都是相同的，如圖2(a本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，其特征在于，包括如下步驟，(1)采集系統先以某常用采樣率fs試采一足夠長的一段數據，在時域或頻域評估按此fs采集的這段數據的波形正弦化程度，看是否滿意，如果滿意則將嘗試的fs確定為適當采樣率，流程結束，否則，執行下面步驟；(2)對按采樣率fs試采的這段數據做FFT幅值譜，在幅值譜[0，fs]區間內找到兩個最大譜峰，小于fs/2的譜峰頻率記為f0，另一個譜峰頻率則為fs-f0，以此為基礎構造如下新采樣頻率fs′候選集(3)嘗試按候選集中的一新采樣率fs′試采正弦波一足夠長的一段數據，在時域或頻域評估按此fs′采集的這段數據的波形正弦化程度，看是否滿意，如果滿意則將嘗試的fs′確定為適當采樣率，流程結束，否則，繼續步驟(3)嘗試其他新的采樣率。
2.根據權利要求1所述的一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(1)步在時域評估按fs采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，求取這段數據的均值，高于均值的數據點連續出現的次數約大于等于5次，低于均值的數據點連續出現的次數也約大于等于5次，則認為數據的波形正弦化程度滿
3.根據權利要求1所述的一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(1)步在頻域評估按fs采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，對這段數據做FFT幅值譜，在幅值譜[0，fs]區間內找到兩個最大譜峰，其中小于fs/2的譜峰頻率記為f0，如果fs/f0的值約大于10，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
4.根據權利要求1所述的一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(3)步在時域評估按fs′采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，求取這段數據的均值，高于均值的數據點連續出現的次數約大于等于5次，低于均值的數據點連續出現的次數也約大于等于5次，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
5.根據權利要求1所述的一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(3)步在頻域評估按fs′采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，對這段數據做FFT幅值譜，在幅值譜[0，fs′]區間內找到兩個最大譜峰，其中小于fs′/2的譜峰頻率記為f0，如果fs′/f0的值約大于10，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
6.根據權利要求1所述的一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(3)步從候選集中新采樣率fs′的選取，其特征在于，可按照下面的次序搜索，直到滿意為止：(a)先設n0＝0，n1＝0，k＝10，其對應新采樣率fs′＝10f0或fs′＝10(fs-f0)，如果此fs′系統資源不支持，則可不斷令n1＝n1+1直到系統資源支持的fs′為止，當n1＝1時，取或(b)按新采樣率fs′試采一足夠長的一段數據進行波形正弦化程度評估；(c)如果改變n1不能找到滿意采樣率，則n0＝n0+1繼續新的采樣率fs′的探索評估。
...【技術特征摘要】
1.一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，其特征在于，包括如下步驟，(1)采集系統先以某常用采樣率fs試采一足夠長的一段數據，在時域或頻域評估按此fs采集的這段數據的波形正弦化程度，看是否滿意，如果滿意則將嘗試的fs確定為適當采樣率，流程結束，否則，執行下面步驟；(2)對按采樣率fs試采的這段數據做fft幅值譜，在幅值譜[0，fs]區間內找到兩個最大譜峰，小于fs/2的譜峰頻率記為f0，另一個譜峰頻率則為fs-f0，以此為基礎構造如下新采樣頻率fs′候選集(3)嘗試按候選集中的一新采樣率fs′試采正弦波一足夠長的一段數據，在時域或頻域評估按此fs′采集的這段數據的波形正弦化程度，看是否滿意，如果滿意則將嘗試的fs′確定為適當采樣率，流程結束，否則，繼續步驟(3)嘗試其他新的采樣率。
2.根據權利要求1所述的一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(1)步在時域評估按fs采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，求取這段數據的均值，高于均值的數據點連續出現的次數約大于等于5次，低于均值的數據點連續出現的次數也約大于等于5次，則認為數據的波形正弦化程度滿意，否則不滿意。
3.根據權利要求1所述的一種正弦波采樣中適當采樣率的自動確定方法，第(1)步在頻域評估按fs采集的這段數據的波形正弦化程度是否滿意，其特征在于，對這段數據做fft幅值譜，在幅值譜[0，fs]區間內找到兩個最大譜峰，其中小于fs/2的譜峰頻率記為...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉思蕊，劉樂，魏宏利，
申請(專利權)人：蘇州格里德醫學傳感技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。