測量儀器中的各種波形抽取方式

　　幾乎所有需要進(jìn)行波形顯示的測量儀器都面臨一個(gè)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?cái)?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。

　　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?cái)?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(shí)就是一個(gè)如何把大量波形壓縮到特定點(diǎn)數(shù)的問題，針對這個(gè)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(shí)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(hào)，缺點(diǎn)在于對于太高頻的信號(hào)，峰值會(huì)被過濾掉，無法反映信號(hào)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(gè)點(diǎn)的先后順序關(guān)系。這種抽取方法針對高頻信號(hào)，優(yōu)點(diǎn)在于找出峰值，但不保證相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)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(shí)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(hào)，峰值會(huì)被過濾掉，無法反映信號(hào)的峰值。

　　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?cái)?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(gè)真實(shí)采樣點(diǎn)。這種方案實(shí)現(xiàn)簡單，缺點(diǎn)在于會(huì)使波形呈階梯狀，不真實(shí)。

　　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(huì)產(chǎn)生第一種方案中的階梯，但還是會(huì)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(shí)對信號(hào)的還原，具體實(shí)施方式需要用到濾波手段。這種方案實(shí)現(xiàn)方法較前兩種復(fù)雜，但較好避免了非線性現(xiàn)象。