[发明专利]一种基于三次样条插值的示波器波形抖动修正方法

说明书

一种基于三次样条插值的示波器波形抖动修正方法，包括以下步骤：(1)将稳定的信号源接入示波器，并设置好示波器的参数，使信号波形稳定显示在示波器屏幕上；(2)计算每次触发后显示波形的时间偏移量t₀；(3)对波形每两采样点间进行三次样条插值，两采样点间的插值数据点数N由波形采样率大小决定；(4)根据计算的波形偏移量，将插补好的波形进行过零点对齐，达到波形抖动修正的目的；本发明能够很好的恢复和重建原信号并根据波形的偏移量实时对波形进行修正和显示，从而实现波形抖动修正和稳定显示。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，特别涉及一种基于三次样条插值的示波器波形抖动修正方法。

背景技术

数字示波器因具有波形采样、储存、触发、显示和数据分析等强大功能，得到越来越广泛的应用。触发功能是示波器的关键性能，触发能使示波器隔离特定信号事件，并实现重复波形的稳定显示。但由于触发抖动的存在，导致显示波形在时间方向上左右抖动，触发抖动表现在频域中是相位的线性变化，影响了波形后续的信号处理，所以如何减小触发抖动对波形的稳定显示以及信号处理具有重要的意义。

在数字系统中，信号由样本点表示，是离散的。触发时波形采样点不会刚好落在触发电平位置，且由于时基抖动、本底噪声和外部噪声等影响因素的存在，波形采样点本身会有一定随机的水平和垂直抖动，这些造成了显示波形较大的抖动。

现有的技术方案多使用硬件进行抖动的修正，成本较高且不同的示波器需要不同的硬件，因此，需要提供一种修正触发抖动的信号处理方法，对示波器触发抖动进行修正。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于三次样条插值的示波器波形抖动修正方法，是解决示波器低采样率下波形触发抖动的修正算法，基于示波器触发和波形显示原理，采用三次样条对波形数据进行插值，提出了一种减小波形抖动的修正算法，使波形能稳定的显示，改善了因波形抖动对后续数据处理的影响，本发明能够很好的恢复和重建原信号并根据波形的偏移量实时对波形进行修正和显示，从而实现波形抖动修正和稳定显示。

为达到上述目的，本发明的所采用的技术方案是：

一种基于三次样条插值的示波器波形抖动修正方法，包括以下步骤：

(1)将稳定的信号源接入示波器，并设置好示波器的参数，包括采样频率、触发条件，使信号波形稳定显示在示波器屏幕上；

(2)计算每次触发后显示波形的时间偏移量t₀，即触发点位置处采样点与波形过零点的时间差；

(3)对波形每两采样点间进行三次样条插值，两采样点间的插值数据点数N由波形采样率大小决定；

(4)根据计算的波形偏移量，将插补好的波形进行过零点对齐，达到波形抖动修正的目的。

所述步骤(3)具体包括以下步骤：

对于长度为n的波形采样点数据集{x_i}，列表为x₀x₁…x_n-1，且满足式(1)，对其进行三次样条内插处理；

f(x_i)＝y_i (1)

首先，用n-1段三次多项式在数据点之间构建一个三次样条，则插值函数g(x)在方程(2)中为分段函数：

函数p_i(x)为满足下列条件的三阶多项式：

①插值条件：p_i(x_i)＝y_i (3)