搜索MATLAB-使用信號(hào)處理工具箱分析PicoScope 數(shù)據(jù)
2017-02-14 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
簡(jiǎn)介
這篇文章講述使用信號(hào)處理工具箱對(duì)PicoScope 5000系列柔性分辨率示波器采集到MATLAB環(huán)境中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與濾波。
在下面的例子中,使用PicoScope 5244B 示波器。
比較使用8位分辨率和16位分辨率采集的數(shù)據(jù)
在這個(gè)例子中,使用相同的信號(hào)源,先將示波器設(shè)置為8位分辨率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,再將示波器設(shè)置為16位分辨率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
設(shè)置
通過(guò)MATLAB腳本,設(shè)置信號(hào)發(fā)生器輸出±2V、1KHz的正玄波,設(shè)置A通道閾值為1V的上升沿觸發(fā)。連接信號(hào)發(fā)生器的輸出端到PicoScope的A通道輸入端。
在腳本中設(shè)置PicoScope捕獲塊數(shù)據(jù)—觸發(fā)前2048個(gè)樣本點(diǎn),觸發(fā)后2048個(gè)樣本點(diǎn),采樣間隔為496ns(~2 MS/s),先將示波器設(shè)置為8位分辨率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,再將示波器設(shè)置為16位分辨率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
觸發(fā)后捕獲—畫數(shù)據(jù)圖
從捕獲的波形中可以看出,將示波器設(shè)置成16位分辨率時(shí)捕獲的數(shù)據(jù)圖形比將示波器設(shè)置成8位分辨率時(shí)捕獲的數(shù)據(jù)圖形更加平滑。將示波器設(shè)置成16位分辨率時(shí)有65536個(gè)量化電平,8位分辨率時(shí)只有256個(gè)量化電平。
設(shè)置電壓量程為±5V,每個(gè)量化電平對(duì)應(yīng)如下:
l 8位:39.1Mv
l 16位:~0.153Mv
觸發(fā)點(diǎn)被標(biāo)記為紅色“X”。
塊數(shù)據(jù)(8位分辨率)
塊數(shù)據(jù)(16位分辨率)
當(dāng)關(guān)注兩幅圖觸發(fā)點(diǎn)之后的正玄波頂部部分時(shí),數(shù)據(jù)波形的不同更加清晰明顯:
塊數(shù)據(jù)放大圖形(8位分辨率)
塊數(shù)據(jù)放大圖形(16位分辨率)
觸發(fā)后捕獲—獲取測(cè)量值
一旦數(shù)據(jù)被捕獲,可以使用信號(hào)處理工具箱提供的函數(shù)獲取以下測(cè)量值:
l 峰峰值(peak2peak)
l 上升時(shí)間(risetime)
l 下降時(shí)間(falltime)
l 均方根(rms)
l 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(sfdr)
l 信噪比(snr)
使用table函數(shù)可以將測(cè)量值列成表:
列表測(cè)量值
比較兩組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),測(cè)量值的不同可以歸納為量化電平數(shù)量的不同,量化電平數(shù)量不同影響用于計(jì)算的數(shù)據(jù)值。
當(dāng)調(diào)用測(cè)量函數(shù)時(shí),MATLAB會(huì)顯示相應(yīng)的圖形。下面的例子分別是8位分辨率和16位分辨率的上升時(shí)間圖形,圖形中的注釋值自動(dòng)添加的。
上升時(shí)間圖(8位分辨率)
上升時(shí)間圖(16位分辨率)
FFT分析
在這個(gè)例子中,FFT被用于PicoScope捕獲的自己輸出的方波。
設(shè)置
使用MATLAB腳本生成±2V、1KHz的方波,設(shè)置A通道閾值為1V的上升沿觸發(fā)。連接信號(hào)發(fā)生器的輸出端到PicoScope的A通道輸入端。
在腳本中設(shè)置PicoScope捕獲塊數(shù)據(jù)—觸發(fā)前3500個(gè)樣本點(diǎn),觸發(fā)后3500個(gè)樣本點(diǎn),采樣間隔為50us(20MS/s),將示波器設(shè)置為14位分辨率。
觸發(fā)后捕獲—應(yīng)用FFT
一旦數(shù)據(jù)被捕獲,可以使用fft 函數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)的DFT,然后在頻域觀察信號(hào)數(shù)據(jù)。頻譜圖展示了信號(hào)基波和奇次諧波成分。
PicoScope 5000系列數(shù)據(jù)與FT圖
觸發(fā)后捕獲—分析波形數(shù)據(jù)
信號(hào)處理工具箱也提供查找波形過(guò)沖、下沖、脈寬和占空比的函數(shù)。
overshoot 函數(shù)對(duì)作為函數(shù)參數(shù)的波形數(shù)據(jù)的一段進(jìn)行畫圖,并進(jìn)行了注釋。
overshoot函數(shù)畫的圖
對(duì)同一段波形數(shù)據(jù)使用pulsewidth函數(shù),不指定函數(shù)的輸出會(huì)導(dǎo)致圖形中有另外一個(gè)注釋圖。
pulsewidth函數(shù)畫的圖
指定pulsewidth函數(shù)的輸出到一個(gè)變量,pw,結(jié)果如下:
pw=
4.9990e-04
這個(gè)值與1KHz方波周期的一半500us相對(duì)應(yīng)。
dutycycle函數(shù)對(duì)波形數(shù)據(jù)的一段應(yīng)用,結(jié)果如下:
dutyCycle=
0.5001
這個(gè)值很接近預(yù)計(jì)的50%。
使用pulseperiod函數(shù)計(jì)算波形數(shù)據(jù)的平均頻率:
avgFreq=
999.9999
同步查找脈沖周期值數(shù)組的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算總抖動(dòng):
totalJitter=
1.5070e-07
對(duì)流模式數(shù)據(jù)使用觸發(fā)后濾波
在這個(gè)例子中,使用信號(hào)處理工具箱中的濾波器設(shè)計(jì)和分析工具設(shè)計(jì)一個(gè)可以對(duì)在觸發(fā)后捕獲的帶有隨機(jī)噪聲的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作濾波器。
任意波形圖
設(shè)置
使用MATLAB腳本配置函數(shù)發(fā)生器輸出一個(gè)±2V、1KHz的帶有白噪聲的正玄波。
設(shè)置A通道閾值為500mV的上升沿觸發(fā)。連接信號(hào)發(fā)生器的輸出端到PicoScope的A通道輸入端。
在腳本中設(shè)置PicoScope使用流模式捕獲數(shù)據(jù),采樣率為1MS/s,觸發(fā)后采集10百萬(wàn)樣本點(diǎn)后停止采集。
使用FDT工具設(shè)計(jì)的低通巴特沃斯濾波器
濾波器設(shè)計(jì)
你可以使用濾波器設(shè)計(jì)與分析工具(FDA工具)設(shè)計(jì)可以對(duì)觸發(fā)后采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用的濾波器。
圖形右側(cè)顯示了無(wú)限沖擊響應(yīng)低通巴特沃斯濾波器的配置,顯示幅度和相位響應(yīng)參數(shù)。
濾波器設(shè)計(jì)完成后,可以通過(guò)FDA工具用戶界面將其導(dǎo)出為MATLAB函數(shù),這個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí)返回離散時(shí)間濾波器對(duì)象,可以將這個(gè)濾波器對(duì)象的一些屬性值和波形數(shù)據(jù)作為參數(shù)傳遞給filtfilt 函數(shù),然后可以應(yīng)用零相位數(shù)字濾波器。
觸發(fā)后捕獲—濾波與畫圖
在捕獲幾個(gè)周期的任意波形后,可以應(yīng)用低通濾波器對(duì)觸發(fā)后捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
在同一張圖上展示了捕獲的原始數(shù)據(jù)的一部分和濾波后的波形,被濾波后的波形是零相位延時(shí)的光滑正玄波。
應(yīng)用濾波器的PicoScope 5000系列流模式數(shù)據(jù)
對(duì)同一段波形數(shù)據(jù)使用pulsewidth函數(shù),不指定函數(shù)的輸出會(huì)導(dǎo)致圖形中有另外一個(gè)注釋圖。
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