本發(fā)明屬于數(shù)字示波器
技術(shù)領(lǐng)域：
，更為具體地講，涉及一種基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在時(shí)域測(cè)試領(lǐng)域中，數(shù)字示波器的應(yīng)用日漸廣泛。隨著被測(cè)信號(hào)的復(fù)雜性不斷增長(zhǎng)，對(duì)偶發(fā)、瞬態(tài)事件等異常信號(hào)的捕獲能力已成為衡量示波器數(shù)據(jù)采集性能的一個(gè)重要指標(biāo)。通?？刹捎脙煞N方法來(lái)提高示波器的異常信號(hào)捕獲能力：一是直接提高示波器的波形捕獲率(單位時(shí)間內(nèi)捕獲并顯示波形的幅數(shù))，捕獲率越高，示波器捕獲到異常事件的概率越大。另一種方法是利用數(shù)字示波器的無(wú)限余輝功能，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間地捕獲波形來(lái)發(fā)現(xiàn)異?；蚺及l(fā)事件。但是，這兩種方法的效率都比較低，需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)捕獲異常信號(hào)，且由于這兩種方法在顯示時(shí)都將多次觸發(fā)采集的波形疊加在一起，用戶很難正確地甄別和觀察異常信號(hào)，給測(cè)試帶來(lái)不便。數(shù)字示波器的觸發(fā)系統(tǒng)能夠保證每次采集的時(shí)候，都從被測(cè)信號(hào)中滿足定義的觸發(fā)條件處開(kāi)始，這樣每一次采集的波形就同步。對(duì)于周期信號(hào)，可以使每次捕獲的波形相重疊，從而顯示穩(wěn)定的波形。更進(jìn)一步，數(shù)字示波器的觸發(fā)系統(tǒng)不僅能夠穩(wěn)定地顯示重復(fù)的周期信號(hào)，更能夠捕獲和顯示具有特定特征的信號(hào)。概括起來(lái)觸發(fā)的作用主要有兩個(gè)：一是保證波形顯示穩(wěn)定，二是捕獲感興趣的信號(hào)。更為通俗地講，觸發(fā)就是用來(lái)控制示波器存儲(chǔ)和顯示的內(nèi)容。觸發(fā)系統(tǒng)的精度及靈活性決定了數(shù)字示波器是否能夠準(zhǔn)確地顯示和分析測(cè)量信號(hào)。因此，觸發(fā)系統(tǒng)尤其是觸發(fā)類型的多樣性對(duì)異常信號(hào)的捕獲與顯示起著至關(guān)重要的作用，如何提供準(zhǔn)確的觸發(fā)，以捕獲異常信號(hào)，是數(shù)字示波器領(lǐng)域的重要研究方向。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法及系統(tǒng)，基于信號(hào)的功率譜熵來(lái)判定生成觸發(fā)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)異常信號(hào)的存儲(chǔ)與顯示。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法，包括以下步驟：S1：根據(jù)一次觸發(fā)參數(shù)對(duì)輸入信號(hào)x(t)進(jìn)行持續(xù)的觸發(fā)采樣，得到每幅波形數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)x(τ)，其中t表示時(shí)間，τ表示采樣時(shí)刻；S2：計(jì)算第1至第a幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hi，其中i表示波形序號(hào)，i＝1,2,…,a，a表示預(yù)設(shè)的波形數(shù)據(jù)幅數(shù)，然后求取平均值作為功率譜熵比較閾值G；S3：對(duì)于第a+1幅及以后波形數(shù)據(jù)，計(jì)算每幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hj，其中j＝a+1,a+2,…，如果Hj＞G，則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為異常信號(hào)，進(jìn)行二次觸發(fā)將對(duì)應(yīng)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，否則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為正常信號(hào)，不進(jìn)行觸發(fā)。本發(fā)明還提供一種基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)系統(tǒng)，包括一次觸發(fā)模塊、ADC模塊、采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊、特征提取模塊、閾值設(shè)置模塊、二次觸發(fā)模塊、異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊、顯示模塊，其中：一次觸發(fā)模塊用于設(shè)置一次觸發(fā)參數(shù)，并發(fā)送給ADC模塊；ADC模塊用于根據(jù)一次觸發(fā)參數(shù)對(duì)輸入信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣，將波形數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)x(τ)發(fā)送至采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊，其中t表示時(shí)間，τ表示采樣時(shí)刻；采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)ADC模塊得到的采樣信號(hào)x(τ)；特征提取模塊從采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊中依次讀取每幅波形數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)x(τ)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的功率譜熵，將第1至第a幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hi發(fā)送給閾值設(shè)置模塊，其中i表示波形序號(hào)，i＝1,2,…,a，a表示預(yù)設(shè)的波形數(shù)據(jù)幅數(shù)；將第a+1幅及以后波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hj發(fā)送給二次觸發(fā)模塊，j＝a+1,a+2,…；閾值生成模塊接收特征提取模塊發(fā)送的a個(gè)功率譜熵Hi，求取平均值作為功率譜熵比較閾值G發(fā)送給二次觸發(fā)模塊；二次觸發(fā)模塊在接收到功率譜熵比較閾值G后，從特征提取模塊中接收每幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hj，如果Hj＞G，則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為異常信號(hào)，向異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊發(fā)送二次觸發(fā)信號(hào)，否則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為正常信號(hào)，不作任何操作；異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊根據(jù)二次觸發(fā)模塊發(fā)送的二次觸發(fā)信號(hào)，從采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊中讀取對(duì)應(yīng)異常信號(hào)波形數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；顯示模塊用于在每次顯示刷新周期到來(lái)時(shí)，從異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊中依次讀取每幅異常信號(hào)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法及系統(tǒng)，先根據(jù)一次觸發(fā)參數(shù)采樣得到前a幅波形數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的功率譜熵，平均后作為奇異譜熵比較閾值，然后對(duì)于第a+1幅及以后波形數(shù)據(jù)，計(jì)算其功率譜熵，如果大于功率譜熵比較閾值，則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為異常信號(hào)，進(jìn)行二次觸發(fā)將對(duì)應(yīng)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，否則不作任何操作。本發(fā)明以信號(hào)的功率譜熵值度量信號(hào)的特征，并基于此實(shí)現(xiàn)了異常信號(hào)的識(shí)別和保留以及正常信號(hào)的丟棄，在一定程度上減少了系統(tǒng)冗余數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的負(fù)擔(dān)。仿真和測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明可有效檢測(cè)包含噪聲干擾、AD量化錯(cuò)誤、諧波失真、幅度和頻率調(diào)制等不同復(fù)雜度的異常信號(hào)。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法的具體實(shí)施方式流程圖；圖2是本發(fā)明中功率譜熵計(jì)算的流程圖；圖3是本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖；圖4是第一組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖；圖5是第一組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖；圖6是第二組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖；圖7是第二組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖；圖8是第三組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖；圖9是第三組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖；圖10是第四組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖；圖11是第四組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖；圖12是第五組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖；圖13是第四組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖；圖14是第六組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖；圖15是第四組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖；圖16是被檢測(cè)信號(hào)為正弦信號(hào)的檢測(cè)結(jié)果波形圖；圖17是被檢測(cè)信號(hào)為調(diào)幅信號(hào)的檢測(cè)結(jié)果波形圖；圖18是被檢測(cè)信號(hào)為正弦+諧波的檢測(cè)結(jié)果波形圖；圖19是被檢測(cè)信號(hào)為正弦+白噪聲的檢測(cè)結(jié)果波形圖；圖20是被檢測(cè)信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)的檢測(cè)結(jié)果波形圖；圖21是被檢測(cè)信號(hào)為白噪聲的檢測(cè)結(jié)果波形圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。實(shí)施例為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，首先對(duì)功率譜熵的基本概念進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。信息熵是信息論的基本概念，假設(shè)M是一個(gè)可測(cè)集合類S生成的σ代數(shù)和具有μ測(cè)度，μ(M)＝1的勒貝格空間，且空間M可表示為其有限劃分A＝{Ai}中互不相容集合的形式，即：且Ai∩Aj＝Φ，則對(duì)于該劃分A的信息熵為：其中，μ(Ai)，i＝1,2,...,n為集合Ai的測(cè)度。由信息熵的定義可知，對(duì)于不同的問(wèn)題，尋找合適的劃分體系以及相應(yīng)的測(cè)度指標(biāo)是應(yīng)用中的關(guān)鍵。而數(shù)字示波器對(duì)連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸出是一個(gè)離散的時(shí)間序列。功率譜熵分析是對(duì)離散時(shí)間序列在頻域中的一種分析方法，本方法適用于分析采樣點(diǎn)數(shù)較少，且含有噪聲的序列。功率譜是功率譜密度函數(shù)的簡(jiǎn)稱，定義為單位頻帶內(nèi)的信號(hào)功率。它表示了信號(hào)功率隨頻率的變化關(guān)系，即信號(hào)功率在頻域的分布狀況。功率譜在各頻率上分布越均勻，說(shuō)明信號(hào)越復(fù)雜，不確定性越大；功率譜越集中于部分頻率成分，說(shuō)明信號(hào)越簡(jiǎn)單，不確定性越小。功率譜分析的基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)上的帕塞瓦爾定理，即一個(gè)信號(hào)所含有的能量(功率)恒等于此信號(hào)在完備正交函數(shù)集中各分量能量(功率)之和。在物理學(xué)和工程學(xué)中，帕塞瓦爾定理通常描述如下：其中，X(f)＝F{x(t)}為x(t)的連續(xù)傅里葉變換，而f代表x的頻率分量。帕塞瓦爾定理表明信號(hào)x(t)在時(shí)域t累積的總能量與其傅里葉變換X(f)在頻域f累積的總能量相等，即信號(hào)經(jīng)傅里葉變換前后總能量保持不變，因此帕塞瓦爾定理又稱為能量守恒定理。對(duì)于離散時(shí)間信號(hào)x(n)，(2)式可變換為：其中，X(ω)為x(n)的離散時(shí)間傅里葉變換(DTFT)，而ω為x(n)的角頻率。對(duì)于離散傅里葉變換(DFT)，(2)式又變換為：其中，X(k)為x(n)的離散傅里葉變換，變換前后樣本長(zhǎng)度皆為N。本發(fā)明采用功率譜熵作為數(shù)字示波器信號(hào)的特征，以此來(lái)進(jìn)行信號(hào)的二次觸發(fā)，對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)與顯示。圖1是本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法的具體實(shí)施方式流程圖。如圖1所示，本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法的具體步驟包括：S101：輸入信號(hào)觸發(fā)采樣：根據(jù)一次觸發(fā)參數(shù)對(duì)輸入信號(hào)x(t)進(jìn)行持續(xù)的觸發(fā)采樣，得到每幅波形數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)x(τ)，其中t表示時(shí)間，τ表示采樣時(shí)刻。一次觸發(fā)即采用數(shù)字示波器常用的采樣觸發(fā)方式，比如邊沿觸發(fā)等。S102：學(xué)習(xí)得到功率譜熵比較閾值：計(jì)算第1至第a幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hi，其中i表示波形序號(hào)，i＝1,2,…,a，a表示預(yù)設(shè)的波形數(shù)據(jù)幅數(shù)，然后求取平均值作為功率譜熵比較閾值G，顯然功率譜熵比較閾值G的計(jì)算公式為：在本發(fā)明中，數(shù)字示波器異常信號(hào)的觸發(fā)檢測(cè)可以分為學(xué)習(xí)階段和檢測(cè)階段，第1至第a幅波形數(shù)據(jù)屬于學(xué)習(xí)階段，操作人員可以自行設(shè)置學(xué)習(xí)階段所需的波形數(shù)據(jù)的幅數(shù)a，當(dāng)通過(guò)前a幅波形數(shù)據(jù)計(jì)算得到功率譜熵比較閾值G，就可以進(jìn)行異常信號(hào)檢測(cè)。S103：信號(hào)二次觸發(fā)檢測(cè)：對(duì)于第a+1幅及以后波形數(shù)據(jù)，計(jì)算每幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hj，其中j＝a+1,a+2,…，如果Hj＞G，則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為異常信號(hào)，進(jìn)行二次觸發(fā)將對(duì)應(yīng)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，否則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為正常信號(hào)，不進(jìn)行觸發(fā)。根據(jù)以上描述可知，本發(fā)明中在實(shí)現(xiàn)二次觸發(fā)(即異常信號(hào)觸發(fā)檢測(cè))的核心在于即功率譜熵的分析計(jì)算。圖2是本發(fā)明中功率譜熵計(jì)算的流程圖。如圖2所示，本發(fā)明中功率譜熵計(jì)算包括以下步驟：S201：波形數(shù)據(jù)抽樣：由于功率譜熵分析方法的運(yùn)算量隨著信號(hào)序列長(zhǎng)度的增加而成倍增長(zhǎng)，而數(shù)字示波器一次采集的波形樣點(diǎn)數(shù)又由其存儲(chǔ)深度決定。因此，在計(jì)算功率譜熵之前，一般可根據(jù)示波器的存儲(chǔ)深度設(shè)置抽樣率，對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行一定間隔的特征值抽樣處理(例如峰值抽樣)，以便在充分保留信號(hào)特征信息的前提下減少運(yùn)算量，提高檢測(cè)效率，記抽樣后的波形數(shù)據(jù)為X＝{xn}，其中，n＝0,1,…,N-1，N表示抽樣后的波形數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。S202：離散傅里葉變換：對(duì)抽樣后的波形數(shù)據(jù)X＝{xn}進(jìn)行離散傅里葉變換(DFT)，可得：其中，k表示頻率階數(shù)，k＝0,1,…,N-1，j表示虛數(shù)符號(hào)。S203：計(jì)算功率譜：根據(jù)信號(hào)的能量和功率之間的關(guān)系，可得各階頻率的功率譜S(k)：S204：計(jì)算功率譜劃分測(cè)度：由帕塞瓦爾定理——信號(hào)由時(shí)域變換到頻域過(guò)程能量守恒，即式(4)可知：信號(hào)的總能量是各階頻率分量的能量|X(k)|2之和的倍。因此，各階頻率的功率譜S＝{S(0),S(1),...,S(N-1)}可以看作是對(duì)原始信號(hào)的一種劃分，定義其劃分測(cè)度為：其中，qk為第k個(gè)功率譜分量在整個(gè)功率譜中所占比重，或者說(shuō)第k個(gè)模式在整個(gè)模式中所占比重。S205：計(jì)算功率譜熵：本幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵H的計(jì)算公式為：由以上分析可知，功率譜熵反映了信號(hào)能量在功率譜劃分下的不確定性。信號(hào)越簡(jiǎn)單，功率譜越集中于部分頻率成分，功率譜熵越?。幌喾?，信號(hào)越復(fù)雜，功率譜就越均勻，功率譜熵越大。顯然，對(duì)于白噪聲信號(hào)，各頻率分量的功率譜密度差別最小，其功率譜基本上是一條直線。由信息論可知，此時(shí)信號(hào)的熵最大。即功率譜熵對(duì)于白噪聲信號(hào)取最大值，此時(shí)：計(jì)算時(shí)為了便于比較，也可將一般信號(hào)的功率譜熵基于與白噪聲的功率譜熵的比較進(jìn)行歸一化處理，這樣可以消除離散信號(hào)序列長(zhǎng)度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，歸一化后的功率譜熵的計(jì)算公式為：基于以上基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)方法，本發(fā)明還提出了一種基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)系統(tǒng)。圖3是本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，本發(fā)明基于功率譜熵的數(shù)字示波器觸發(fā)系統(tǒng)包括一次觸發(fā)模塊1、ADC模塊2、采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊3、特征提取模塊4、閾值設(shè)置模塊5、二次觸發(fā)模塊6、異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊7、顯示模塊8，各個(gè)模塊的具體描述如下。一次觸發(fā)模塊1用于設(shè)置一次觸發(fā)參數(shù)，并發(fā)送給ADC模塊2。ADC模塊2用于根據(jù)一次觸發(fā)參數(shù)對(duì)輸入信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣，將波形數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)x(τ)發(fā)送至采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊3，其中t表示時(shí)間，τ表示采樣時(shí)刻。采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊3用于存儲(chǔ)ADC模塊2得到的采樣信號(hào)x(τ)。特征提取模塊4從采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊3中依次讀取每幅波形數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)x(τ)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的功率譜熵，將第1至第a幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hi發(fā)送給閾值設(shè)置模塊5，其中i表示波形序號(hào)，i＝1,2,…,a，a表示預(yù)設(shè)的波形數(shù)據(jù)幅數(shù)；將第a+1幅及以后波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hj發(fā)送給二次觸發(fā)模塊6，j＝a+1,a+2,…。閾值生成模塊5接收特征提取模塊4發(fā)送的a個(gè)功率譜熵Hi，求取平均值作為功率譜熵比較閾值G發(fā)送給二次觸發(fā)模塊6。二次觸發(fā)模塊6在接收到功率譜熵比較閾值G后，從特征提取模塊4中接收每幅波形數(shù)據(jù)的功率譜熵Hj，如果Hj＞G，則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為異常信號(hào)，向異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊6發(fā)送二次觸發(fā)信號(hào)，二次觸發(fā)信號(hào)中包括異常信號(hào)的波形數(shù)據(jù)序號(hào)，否則判定當(dāng)前的波形數(shù)據(jù)為正常信號(hào)，不作任何操作。異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊7根據(jù)二次觸發(fā)模塊6發(fā)送的二次觸發(fā)信號(hào)，從采樣信號(hào)存儲(chǔ)模塊2中讀取對(duì)應(yīng)異常信號(hào)波形數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。顯示模塊8用于在每次顯示刷新周期到來(lái)時(shí)，從異常信號(hào)存儲(chǔ)模塊7中依次讀取每幅異常信號(hào)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)效果，采用六組信號(hào)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，數(shù)字示波器的參數(shù)為采樣率fs＝100MSa/s、存儲(chǔ)深度D＝1kHz(即采樣信號(hào)x(τ)的序列長(zhǎng)度N＝103)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)x1(τ)和其他五種不同復(fù)雜度的異常信號(hào)x2(τ)～x6(τ)進(jìn)行了測(cè)試。1.第一組被測(cè)信號(hào)x1(t)＝sin(2πf0t)，為頻率f0＝1MHz的正弦信號(hào)。圖4是第一組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖。圖5是第一組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)采樣信號(hào)x1(τ)的功率譜熵H1＝0.6931；2.第二組被測(cè)信號(hào)x2(t)＝sin(2πf1t)×sin(2πf0t)，為載波信號(hào)頻率f0＝1MHz、調(diào)制信號(hào)頻率f1＝100kHz、調(diào)制深度為1的調(diào)幅信號(hào)。圖6是第二組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖。圖7是第二組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)采樣信號(hào)x2(τ)的功率譜熵H2＝1.3863。3.第三組被測(cè)信號(hào)即為了模擬諧波失真，在頻率f0＝1MHz的正弦信號(hào)中疊加了3次、5次諧波。圖8是第三組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖。圖9是第三組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)采樣信號(hào)x3(τ)的功率譜熵H3＝1.7918。4.第四組被測(cè)信號(hào)x4(t)＝sin(2πf0t)+n0(t)，即在頻率f0＝1MHz的正弦信號(hào)中，疊加了均值為0、方差為0.1的均勻白噪聲n0(t)。圖10是第四組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖。圖11是第四組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)采樣信號(hào)x4(τ)的功率譜熵H4＝2.1256。5.第五組被測(cè)信號(hào)x5(t)＝sin[2π(f0t+0.5kt2)]，為載波頻率f0＝1MHz、調(diào)制寬帶B＝10MHz、調(diào)制斜率k＝100的線性調(diào)頻信號(hào)。圖12是第五組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖。圖13是第四組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)采樣信號(hào)x5(τ)的功率譜熵H5＝4.6127。6.第六組被測(cè)信號(hào)x6(t)＝n0(t)，是均值為0、方差為1的均勻白噪聲n0(t)。圖14是第六組被測(cè)信號(hào)的采樣信號(hào)波形圖。圖15是第四組被測(cè)信號(hào)的功率譜曲線圖。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)采樣信號(hào)x6(k)的功率譜熵H6＝6.5080。表1是六組被測(cè)信號(hào)的功率譜熵。xi(τ)正弦信號(hào)調(diào)幅信號(hào)正弦+諧波正弦+白噪聲調(diào)頻信號(hào)白噪聲Hi0.69311.38631.79182.12564.61276.5080表1由表1可見(jiàn)，隨著采樣信號(hào)復(fù)雜程度的增加，其功率譜熵顯著增大。因此，若假設(shè)x1(τ)為學(xué)習(xí)階段的待學(xué)習(xí)信號(hào)(因x1(τ)為理想正弦信號(hào)，其功率譜熵為一確定值)，x2(τ)～x6(τ)為檢測(cè)階段的待檢測(cè)信號(hào)。那么可知功率譜熵的閾值G＝H1＝0.6931，而H6＞H5＞H4＞H3＞H2＞G，則x2(τ)、x3(τ)、x4(τ)、x5(τ)、x6(τ)均可被正確判定為異常信號(hào)，從而進(jìn)行二次觸發(fā)，得到存儲(chǔ)和顯示。實(shí)際測(cè)試時(shí)，用泰克任意波形發(fā)生器AWG5014B產(chǎn)生上述x1(t)～x6(t)六個(gè)不同復(fù)雜度的重復(fù)信號(hào)。學(xué)習(xí)階段，示波器對(duì)x1(t)采樣，并采集1000幅波形(a＝1000)用于生成功率譜熵的比較閾值G；檢測(cè)階段，示波器依次對(duì)x1(t)、x2(t)、x3(t)、x4(t)、x5(t)和x6(t)采樣，各采集1幅波形進(jìn)行二次觸發(fā)檢測(cè)。圖16是被檢測(cè)信號(hào)為正弦信號(hào)的檢測(cè)結(jié)果波形圖。圖17是被檢測(cè)信號(hào)為調(diào)幅信號(hào)的檢測(cè)結(jié)果波形圖。圖18是被檢測(cè)信號(hào)為正弦+諧波的檢測(cè)結(jié)果波形圖。圖19是被檢測(cè)信號(hào)為正弦+白噪聲的檢測(cè)結(jié)果波形圖。圖20是被檢測(cè)信號(hào)為調(diào)頻信號(hào)的檢測(cè)結(jié)果波形圖。圖21是被檢測(cè)信號(hào)為白噪聲的檢測(cè)結(jié)果波形圖。如圖16所示，由于輸入的正弦信號(hào)被判定為正常信號(hào)而丟棄，故示波器顯示無(wú)波形，數(shù)字示波器處于等待觸發(fā)的狀態(tài)；而圖17～21中，所有包含諧波、白噪聲的正弦信號(hào)以及調(diào)幅、調(diào)頻和白噪聲信號(hào)均被判定為異常信號(hào)而進(jìn)行二次觸發(fā)并顯示。根據(jù)上述六個(gè)信號(hào)在數(shù)字示波器中的實(shí)際測(cè)試結(jié)果，可以得知本發(fā)明對(duì)不同復(fù)雜度的異常信號(hào)檢測(cè)的有效性。盡管上面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見(jiàn)的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3