[发明专利]一种具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器

说明书

技术领域

本发明属于数字三维示波器技术领域，更为具体地讲，涉及一种具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器。

背景技术

数字示波器技术目前已从数字存储示波器发展到数字三维示波器(中国国家标准《GB/T 15289-2009数字存储示波器通用规范》定义)阶段，且不断朝着高采样率、高波形捕获率和深存储等方向发展。

传统的数字存储示波器，由于采用串行处理的体系结构，导致其采集死区时间长，波形捕获率低，通常在100wfms/s以内，容易遗失信号细节，错过瞬态事件。此外，数字存储示波器在显示效果上没有如模拟示波器般的辉度等级变化，只能以二维形式，即幅度、时间捕获信号。

以美国泰克公司推出的数字荧光示波器(DPO)为代表的数字三维示波器，采用了并行处理的体系结构，新增加专用波形图像处理器与系统微处理器并行工作，可有效地缩短采集死区时间，提高波形捕获率，高端数字三维示波器的最高波形捕获率可达400000wfms/s以上。同时，数字三维示波器采用三维数组，即幅度、时间和幅度随时间的变化分布形式捕获信号，显示具有类似模拟示波器的辉度等级甚至彩色荧光效果。数字三维示波器超高的波形捕获率结合三维波形显示能力，能够捕获各种复杂动态信号中的细节和异常情况，增加了证明数字系统中瞬态事件的可能性。

图1是现有技术数字三维示波器的结构框图。

在现有技术中，如图1所示，输入模拟信号在信号调理电路中进行信号调理，然后进行ADC转换，在触发和时基电路的控制下，转换的数据存入缓存中。

如图1所示，数字三维示波器增加有波形图像处理器，专职负责高速地绘制三维波形图像，此过程也称为波形映射，从而使微处理器可以从波形图像处理过程中解放出来，并行去完成系统控制、数据运算等其他工作。

波形图像的映射过程对应的是三维数据存储阵列器中数据的不断累加更新，其实质是将多幅二维波形图像叠加在一起，并统计幅度随时间变化的分布，即概率信息。当一个刷屏周期到来时，波形映射终止，三维数据存储阵列器停止更新，显示窗口选择器选取三维数据存储阵列器中的三维波形图像的对应显示窗口区域，输出到显示存储器完成显示，即将多幅波形叠加后的三维波形图像按照概率分布，采用不同的辉度等级或彩色荧光效果在显示屏上进行显示，使用户可直观的观察到信号的幅度、时间以及幅度随时间的变化分布等三维信息。这是数字三维示波器技术的核心和优势。

但是，现有的三维图像处理技术普遍存在着一个缺陷：当用户对数字三维示波器捕获的三维波形图像中的一些细节，例如叠加到一起的多幅波形中的某一幅或者夹杂在其中的某个瞬态信号感兴趣时，一般会操作示波器停止采集，然后进行以下2种操作：

1、直接改变数字三维示波器的时基档位，对波形图像进行放大或缩小操作，进一步观察信号细节；

2、操作数字三维示波器进入视窗扩展模式，在双视窗中对比观察扩展前和扩展后(放大)的波形图像。

然而，这2个操作的结果却都会导致数字三维示波器的显示突然由三维波形图像效果，转换为如同普通数字存储示波器的二维波形图像效果，即显示只保留了最后一次采集数据所绘制的一幅二维波形图像，丢失了原本捕获到的三维波形图像中包含的多幅波形中的信号细节。其原因是由于上述波形映射的实质是将一幅幅的二维波形图像不断叠加到三维数据存储阵列器中，其过程并没有对原始的采集数据进行存储，最终显示的是一张事先叠加好的静态波形图像，系统无法从中剥离出叠加前的每一幅波形，因此无法重新绘制进行缩放操作或视窗扩展后的三维波形图像，即不能对图像进行动态的缩放处理。此缺陷直接导致目前绝大多数的数字三维示波器虽然具有超高波形捕获率，能够捕获到各种复杂瞬态事件，但却对瞬态事件的图像缩放显示和数据分析运算能力很弱。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器。

为实现上述目的，本发明具有波形图像实时缩放功能的数字三维示波器，包括：信号调理模块、采集与处理模块以及控制与显示模块；

信号调理模块将输入的模拟信号调理到ADC转换所需输入范围，然后送采集与处理模块ADC中进行模数转换，同时提供触发脉冲信号给采集与处理模块对波形数据的采集和处理进行控制；

采集与处理模块包括ADC、波形图像处理器、三维数据存储阵列器和显示窗口选择器；

控制与显示模块包括微处理器、显示存储器以及显示屏，微处理器对采集与处理模块、显示存储器进行控制；

其特征在于：