幾種常用的波形繪制方法，你知道幾個？

ID:117761 · 發(fā)表于 2016-5-17 05:01

幾乎所有需要進(jìn)行波形顯示的測量儀器都面臨一個問題：待顯示的波形片段中的采樣點(diǎn)數(shù)不等于屏幕顯示區(qū)域的像素數(shù)，在這樣的情況下，如何把波形繪制到顯示區(qū)域中去？本文將為你介紹一下解決這一問題的幾種方案。

一、我們先討論第一種情況：波形片段中的采樣點(diǎn)數(shù)大于屏幕顯示區(qū)域的像素數(shù)，在不同情況下，使用的抽取方案不同。

1、等間隔抽取

圖1 等間隔抽取

這其實就是一個如何把大量波形壓縮到特定點(diǎn)數(shù)的問題，針對這個問題我們很自然就可以想到采用等間隔波形抽取。以波形片段的采樣點(diǎn)數(shù)與屏幕點(diǎn)數(shù)的固定比例，等間隔地抽取采樣點(diǎn)，抽出來的采樣點(diǎn)顯示到屏幕上。這種方案優(yōu)點(diǎn)在于實現(xiàn)簡單且能反應(yīng)波形的大致輪廓，適用于較低頻率的信號，缺點(diǎn)在于對于太高頻的信號，峰值會被過濾掉，無法反映信號的峰值。

2、峰值抽取

圖2 峰值抽取

峰值抽取是把波形原始采樣片段分成若干組，如圖所示分成了5組，每組分別比較出最大值和最小值作為抽取點(diǎn)，并保持這兩個點(diǎn)的先后順序關(guān)系。這種抽取方法針對高頻信號，優(yōu)點(diǎn)在于找出峰值，但不保證相鄰兩點(diǎn)之間的時間間隔相等。

3、均值抽取

圖3 均值抽取

均值抽取同樣把原始采樣波形分成若干段，每段各自算出平均值，作為該段的抽取點(diǎn)。這種方案可以認(rèn)為是前兩種方案的折中，通過求均值，既保證相鄰點(diǎn)之間的時間間隔均等，又盡可能使抽取波形與原波形保持一致；但是也存在對于太高頻的信號，峰值會被過濾掉，無法反映信號的峰值。

二、我們再來看第二種情況：波形片段中的采樣點(diǎn)數(shù)少于屏幕顯示區(qū)域的像素數(shù)。

這種情況就需要在采樣點(diǎn)間填充虛構(gòu)的采樣點(diǎn)來解決。

1、直接填充

圖4 直接填充

在需要填充虛構(gòu)采樣點(diǎn)的位置上，直接復(fù)制前面一個真實采樣點(diǎn)。這種方案實現(xiàn)簡單，缺點(diǎn)在于會使波形呈階梯狀，不真實。

2、線性填充

圖5 線性填充

線性填充先連接相鄰的采樣點(diǎn)，然后從這條相鄰的連接線的對應(yīng)位置上找到填充的點(diǎn)。這種方案不會產(chǎn)生第一種方案中的階梯，但還是會人為地產(chǎn)生了非線性現(xiàn)象。

3、正弦填充

圖6 正弦填充

正弦填充又叫正弦插值，用于高速采樣時對信號的還原，具體實施方式需要用到濾波手段。這種方案實現(xiàn)方法較前兩種復(fù)雜，但較好避免了非線性現(xiàn)象。

ZLG致遠(yuǎn)電子PA8000功率分析儀在在波形顯示模式下，有等間隔抽取、峰值抽取兩種抽取方式可供用戶選擇。

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幾種常用的波形繪制方法，你知道幾個？