本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及脈沖信號(hào)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代測(cè)試任務(wù)需求增多，對(duì)脈沖信號(hào)的檢測(cè)提出更高要求，不僅需要檢測(cè)脈沖信號(hào)脈寬，還同時(shí)需要檢測(cè)其幅值或電平狀態(tài)，且需要更多的采集通道數(shù)，而傳統(tǒng)采用定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡檢測(cè)脈寬方法存在通道數(shù)少和只能檢測(cè)脈寬的不足，已經(jīng)不能滿足測(cè)試任務(wù)需求。

同步檢測(cè)脈沖信號(hào)脈寬和幅值或電平狀態(tài)的方式主要包括同時(shí)利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡和AD采集卡或數(shù)字IO卡方式，利用FPGA和AD采集卡或數(shù)字IO卡方式，AD卡或數(shù)字IO卡和軟件結(jié)合方式。

利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡和AD卡或數(shù)字IO卡方式是直接利用兩種類型卡對(duì)同一脈沖信號(hào)兩種特性同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。該方式具有實(shí)現(xiàn)難度低和研發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，但不足之處是定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡通道數(shù)較少，而且成本很高。利用FPGA和AD卡或數(shù)字IO卡方式與上一種方式類似，但利用FPGA檢測(cè)脈沖信號(hào)脈寬，并通過串口將檢測(cè)的結(jié)果傳送至上位機(jī)，可以解決定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡通道數(shù)較少的不足，但該方法開發(fā)周期比較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡通道數(shù)較少，而且成本很高以及FPGA檢測(cè)脈沖信號(hào)脈寬開發(fā)周期比較長(zhǎng)的問題，而提出基于Windows系統(tǒng)函數(shù)和多線程技術(shù)的脈沖信號(hào)檢測(cè)方法。

基于Windows系統(tǒng)函數(shù)和多線程技術(shù)的脈沖信號(hào)檢測(cè)方法具體過程為：

步驟一、開始，基于VC環(huán)境利用多線程技術(shù)創(chuàng)建并啟動(dòng)獨(dú)立輔助線程；

步驟二、在獨(dú)立輔助線程中循環(huán)不間斷讀取AD卡或數(shù)字IO卡采集的數(shù)據(jù)；

步驟三、采用軟件比較器判斷采集的數(shù)據(jù)是否存在脈沖信號(hào)，如果存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟五；如果不存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟四；

步驟四、在獨(dú)立輔助線程中Sleep函數(shù)休眠1ms，執(zhí)行步驟三；

步驟五、基于Windows系統(tǒng)函數(shù)計(jì)算出脈沖信號(hào)的脈寬和電平、脈沖信號(hào)的脈寬和幅值或脈沖信號(hào)的脈寬、電平和幅值，執(zhí)行步驟六；

步驟六、基于自定義消息將脈沖信號(hào)的脈寬、電平或幅值發(fā)送至主線程，判斷所有采集的數(shù)據(jù)是否檢測(cè)完，如果檢測(cè)完，則結(jié)束；如果沒檢測(cè)完，執(zhí)行步驟四。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明技術(shù)關(guān)鍵在于應(yīng)用Windows系統(tǒng)函數(shù)和多線程技術(shù)，利用含通道數(shù)較多AD卡或數(shù)字I/O卡對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集和比較處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的脈寬和幅值或電平狀態(tài)的同步檢測(cè)。技術(shù)方案是應(yīng)用多線程技術(shù)創(chuàng)建獨(dú)立輔助線程，循環(huán)不間斷讀取AD卡或數(shù)字I/O卡采集的數(shù)據(jù)，采用軟件比較器分析采集數(shù)據(jù)，應(yīng)用Win32API接口函數(shù)QueryPerformanceFrequency和QueryPerformanceCounter函數(shù)，精確記錄脈沖信號(hào)在上升沿后第一個(gè)高電壓/高電平采樣點(diǎn)和下降沿后第一個(gè)低電壓/低電平采樣點(diǎn)的時(shí)間，兩個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)刻之差即為脈沖信號(hào)的脈寬。同時(shí)，軟件比較器加入了放錯(cuò)機(jī)制，只有當(dāng)高電壓/高電平采樣點(diǎn)數(shù)大于等于4時(shí)，才認(rèn)為存在脈沖信號(hào)，有效防止因干擾導(dǎo)致抖動(dòng)而出現(xiàn)錯(cuò)誤檢測(cè)情況。該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖信號(hào)的脈寬和幅值/電平的同步檢測(cè)，能夠檢測(cè)通道數(shù)取決于含較多通道數(shù)的AD卡或數(shù)字I/O卡。此外，本方法亦可實(shí)現(xiàn)利用多塊不同類型采集卡檢測(cè)含通道數(shù)較多且不同類型脈沖信號(hào)的特性，可以采用創(chuàng)建多個(gè)輔助線程保證檢測(cè)精度。

AD卡或數(shù)字IO卡和軟件結(jié)合方式是利用AD卡或數(shù)字IO卡采集脈沖信號(hào)的幅值或電平狀態(tài)，采用軟件比較器處理采集數(shù)據(jù)的方法計(jì)算出脈沖信號(hào)的脈寬，具有低成本和通道數(shù)較多的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)低成本硬件和高效資源利用率的脈沖信號(hào)特性檢測(cè)方法，在脈寬檢測(cè)精度要求不高的情況下是一種很好的檢測(cè)方法。

現(xiàn)有定時(shí)/計(jì)數(shù)器卡通道數(shù)較少，一般通道數(shù)為8左右，而本發(fā)明AD卡或數(shù)字IO卡通道數(shù)可達(dá)到30以上，精度達(dá)到1-2ms，亦可以同時(shí)用多塊卡實(shí)現(xiàn)更多通道，但通道數(shù)與檢測(cè)精度成反比，可以同步測(cè)量出脈沖信號(hào)時(shí)間、脈寬、幅值或電平。

附圖說明

圖1為脈沖信號(hào)脈寬和幅值或電平狀態(tài)檢測(cè)方法原理圖；

圖2為基于Windows系統(tǒng)函數(shù)和多線程技術(shù)的脈沖信號(hào)檢測(cè)方法整體流程圖；

圖3為基于AD采集卡脈沖信號(hào)脈寬和幅值檢測(cè)具體流程圖；

圖4為基于數(shù)字I/O卡脈沖信號(hào)脈寬和電平狀態(tài)檢測(cè)具體流程圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的基于Windows系統(tǒng)函數(shù)和多線程技術(shù)的脈沖信號(hào)檢測(cè)方法具體過程為：

步驟一、開始，基于VC環(huán)境利用多線程技術(shù)創(chuàng)建并啟動(dòng)獨(dú)立輔助線程；

步驟二、在獨(dú)立輔助線程中循環(huán)不間斷讀取AD卡或數(shù)字IO卡采集的數(shù)據(jù)；

步驟三、采用軟件比較器判斷采集的數(shù)據(jù)是否存在脈沖信號(hào)，如果存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟五；如果不存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟四；

步驟四、在獨(dú)立輔助線程中Sleep函數(shù)休眠1ms，執(zhí)行步驟三；

步驟五、基于Windows系統(tǒng)函數(shù)計(jì)算出脈沖信號(hào)的脈寬和電平、脈沖信號(hào)的脈寬和幅值或脈沖信號(hào)的脈寬、電平和幅值，執(zhí)行步驟六；

步驟六、基于自定義消息將脈沖信號(hào)的脈寬、電平或幅值發(fā)送至主線程，判斷所有采集的數(shù)據(jù)是否檢測(cè)完，如果檢測(cè)完，則結(jié)束；如果沒檢測(cè)完，執(zhí)行步驟四。

圖1為脈沖信號(hào)脈寬和幅值或電平狀態(tài)檢測(cè)方法原理圖。原理是精確檢測(cè)脈沖信號(hào)在上升沿后第一個(gè)高電壓/高電平采樣點(diǎn)和下降沿后第一個(gè)低電壓/低電平采樣點(diǎn)的時(shí)間，脈寬為兩采樣點(diǎn)差值，幅值為脈沖信號(hào)在高電壓時(shí)的電壓值，電平狀態(tài)為高。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述步驟三中采用軟件比較器判斷采集的數(shù)據(jù)是否存在脈沖信號(hào)，如果存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟五；如果不存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟四；具體過程為：

1)、開始，定義在獨(dú)立輔助線程中循環(huán)不間斷讀取AD卡采集的數(shù)據(jù)中高電壓(例如，硬件采集脈沖信號(hào)，有脈沖信號(hào)時(shí)為10V，沒有脈沖信號(hào)時(shí)為0V，則低電壓為0V，高電壓為10V；)采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)變量N＝0；

2)、判斷在獨(dú)立輔助線程中循環(huán)不間斷讀取AD卡采集的數(shù)據(jù)中電壓是否大于等于閾值，如果是，執(zhí)行3)；如果否，執(zhí)行7)；

所述采集的數(shù)據(jù)中電壓包括采集的數(shù)據(jù)中高電壓和采集的數(shù)據(jù)中低電壓；

所述閾值取高電壓和低電壓平均值/中間值左右；

3)、計(jì)數(shù)變量為N+1，判斷N是否等于1，如果是，執(zhí)行4)；如果否，執(zhí)行5)；

4)、該采樣點(diǎn)是脈沖信號(hào)上升沿后第一個(gè)高電壓采樣點(diǎn)，存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間T1，執(zhí)行2)；

5)、判斷N是否等于A，如果是，執(zhí)行6)；如果否，執(zhí)行2)；

所述A取值為大于2的正整數(shù)；A取值為4，所測(cè)脈沖信號(hào)的脈寬為1s；圖3的部分程序?yàn)椋?/p>

6)、存儲(chǔ)當(dāng)前電壓值V1作為脈沖信號(hào)高電壓值，執(zhí)行2)；

7)、判斷N是否大于A，如果是，執(zhí)行8)；如果否，則N＝0，執(zhí)行2)；

8)、該采樣點(diǎn)是脈沖信號(hào)下升沿后第一個(gè)低電壓采樣點(diǎn)，計(jì)數(shù)變量N置0，存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間T2，計(jì)算脈寬T，脈寬T＝T2-T1，脈沖信號(hào)幅值為脈沖信號(hào)高電壓值V1，脈寬為T2-T1，判斷所有采樣點(diǎn)是否檢測(cè)完，如果檢測(cè)完，則結(jié)束；如果沒檢測(cè)完，執(zhí)行2)。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：所述步驟三中采用軟件比較器判斷采集的數(shù)據(jù)是否存在脈沖信號(hào)，如果存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟五；如果不存在脈沖信號(hào)，執(zhí)行步驟四；具體過程為：

1)、開始，定義數(shù)字IO卡采集的數(shù)據(jù)中高電平采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)變量N＝0；

2)、判斷數(shù)字IO卡采集的數(shù)據(jù)中電平是否為高電平(例如，高電平為1，低電平為0；)，如果是，執(zhí)行3)；如果否，執(zhí)行5)；

3)、計(jì)數(shù)變量為N+1，判斷N是否等于1，如果是，執(zhí)行4)；如果否，執(zhí)行2)；

4)、該采樣點(diǎn)是脈沖信號(hào)上升沿后第一個(gè)高電平采樣點(diǎn)，存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間T1，執(zhí)行2)；

5)、判斷N是否大于A，如果是，執(zhí)行6)；如果否，則N＝0，執(zhí)行2)；

所述A取值為大于2的正數(shù)；A取值為4，所測(cè)脈沖信號(hào)的脈寬為80ms；圖4的部分程序?yàn)椋?/p>

6)、該采樣點(diǎn)是脈沖信號(hào)下升沿后第一個(gè)低電平采樣點(diǎn)，計(jì)數(shù)變量N置0，防止出現(xiàn)累積計(jì)算脈寬，存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間T2，計(jì)算脈寬T，脈寬T＝T2-T1，電平狀態(tài)為高，判斷所有采樣點(diǎn)是否檢測(cè)完，如果檢測(cè)完，則結(jié)束；如果沒檢測(cè)完，執(zhí)行2)。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：所述Windows系統(tǒng)函數(shù)為QueryPerformanceFrequency和QueryPerformanceCounter函數(shù)，精確記錄脈沖信號(hào)在上升沿后第一個(gè)高電壓/高電平采樣點(diǎn)和脈沖信號(hào)在下升沿后第一個(gè)低電壓/低電平采樣點(diǎn)的時(shí)間，兩個(gè)采樣點(diǎn)時(shí)刻之差即為脈沖信號(hào)的脈寬。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：所述步驟三中采用軟件比較器判斷采集的數(shù)據(jù)是否存在脈沖信號(hào)；具體過程為：

軟件比較器為閾值比較器，采集的數(shù)據(jù)大于等于閾值時(shí)，則為高電壓/高電平，小于閾值則為低電壓/低電平；閾值為0或1；

當(dāng)采集的數(shù)據(jù)中有四個(gè)及四個(gè)以上的高電壓或高電平時(shí)，則存在脈沖信號(hào)。

其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

實(shí)施例一：

本實(shí)施例基于Windows系統(tǒng)函數(shù)和多線程技術(shù)的脈沖信號(hào)檢測(cè)方法具體為：

圖2為基于Windows系統(tǒng)函數(shù)和多線程技術(shù)的脈沖信號(hào)檢測(cè)方法整體流程圖。整個(gè)檢測(cè)過程主要分為三個(gè)階段，即數(shù)據(jù)采集，比較處理、計(jì)算和結(jié)果后處理。數(shù)據(jù)采集是在硬件初始化基礎(chǔ)上，包括設(shè)置采集通道數(shù)和采樣頻率等，創(chuàng)建并啟動(dòng)輔助線程，循環(huán)讀取全部采集通道數(shù)的采集數(shù)據(jù)。比較處理是定義合理的閾值，與全部采集數(shù)據(jù)逐一進(jìn)行比較，精確記錄脈沖信號(hào)在上升沿后第一個(gè)高電壓/高電平采樣點(diǎn)和下降沿后第一個(gè)低電壓/電平采樣點(diǎn)的時(shí)間，并計(jì)算出該脈沖信號(hào)脈寬。當(dāng)需要檢測(cè)脈沖信號(hào)的幅值時(shí)，以上升沿后第五個(gè)采樣點(diǎn)的電壓作為脈沖信號(hào)的幅值。結(jié)果后處理是利用自定義消息將輔助線程的檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到主線程，便于用戶對(duì)檢測(cè)結(jié)果的后續(xù)處理，同時(shí)，為了防止CPU使用率過高，每循環(huán)一次都要休眠1ms。

圖3為基于AD采集卡脈沖信號(hào)脈寬和幅值檢測(cè)具體流程圖。在輔助線程啟動(dòng)后，首先將AD采集卡的采集數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值進(jìn)行比較。當(dāng)采集數(shù)據(jù)大于設(shè)定閾值時(shí)，認(rèn)為可能存在脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)變量N+1，先通過N是否為1判斷是否為上升沿后第一個(gè)高電壓采樣點(diǎn)，如果N等于1，認(rèn)為該采樣點(diǎn)是上升沿后第一個(gè)高電壓采樣點(diǎn)，記下當(dāng)前時(shí)間為T1，并繼續(xù)判斷下一個(gè)采樣點(diǎn)。如果不等于1，再判斷N是否等于5，如果N等于5，記下當(dāng)前電壓值V1作為脈沖信號(hào)高電壓值，并繼續(xù)判斷下一個(gè)采樣點(diǎn)。

如果采集數(shù)據(jù)小于設(shè)定閾值時(shí)，判斷是否為下降沿后第一個(gè)低電壓采樣點(diǎn)。為了防止存在抖動(dòng)情況，加入了防錯(cuò)機(jī)制。如果N小于5，認(rèn)為檢測(cè)到的脈沖信號(hào)為干擾。如果N大于5，認(rèn)為該采樣點(diǎn)是下升沿后第一個(gè)低電壓采樣點(diǎn)，先將N置0，防止出現(xiàn)累積計(jì)算脈寬，然后記下當(dāng)前時(shí)間為T2，并計(jì)算脈寬為T2-T1，則脈沖信號(hào)的脈寬為(T2-T1)、幅值為V1，然后判斷下一個(gè)采樣點(diǎn)或結(jié)束。

圖4為基于數(shù)字I/O卡脈沖信號(hào)脈寬和電平狀態(tài)檢測(cè)具體流程圖，其檢測(cè)流程與圖3類似，只是判斷條件由是否大于閾值變成了是否為高電平，顯示幅值和脈寬變成顯示電平和脈寬。

本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。