搜索MATLAB-使用信號處理工具箱分析PicoScope 數據
2017-02-14 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
簡介
這篇文章講述使用信號處理工具箱對PicoScope 5000系列柔性分辨率示波器采集到MATLAB環境中的數據進行分析與濾波。
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位分辨率采集的數據
在這個例子中,使用相同的信號源,先將示波器設置為8位分辨率進行數據采集,再將示波器設置為16位分辨率進行數據采集。
設置
通過MATLAB腳本,設置信號發生器輸出±2V、1KHz的正玄波,設置A通道閾值為1V的上升沿觸發。連接信號發生器的輸出端到PicoScope的A通道輸入端。
在腳本中設置PicoScope捕獲塊數據—觸發前2048個樣本點,觸發后2048個樣本點,采樣間隔為496ns(~2 MS/s),先將示波器設置為8位分辨率進行數據采集,再將示波器設置為16位分辨率進行數據采集。
觸發后捕獲—畫數據圖
從捕獲的波形中可以看出,將示波器設置成16位分辨率時捕獲的數據圖形比將示波器設置成8位分辨率時捕獲的數據圖形更加平滑。將示波器設置成16位分辨率時有65536個量化電平,8位分辨率時只有256個量化電平。
設置電壓量程為±5V,每個量化電平對應如下:
l 8位:39.1Mv
l 16位:~0.153Mv
觸發點被標記為紅色“X”。
塊數據(8位分辨率)
塊數據(16位分辨率)
當關注兩幅圖觸發點之后的正玄波頂部部分時,數據波形的不同更加清晰明顯:
塊數據放大圖形(8位分辨率)
塊數據放大圖形(16位分辨率)
觸發后捕獲—獲取測量值
一旦數據被捕獲,可以使用信號處理工具箱提供的函數獲取以下測量值:
l 峰峰值(peak2peak)
l 上升時間(risetime)
l 下降時間(falltime)
l 均方根(rms)
l 無雜散動態范圍(sfdr)
l 信噪比(snr)
使用table函數可以將測量值列成表:
列表測量值
比較兩組數據發現,測量值的不同可以歸納為量化電平數量的不同,量化電平數量不同影響用于計算的數據值。
當調用測量函數時,MATLAB會顯示相應的圖形。下面的例子分別是8位分辨率和16位分辨率的上升時間圖形,圖形中的注釋值自動添加的。
上升時間圖(8位分辨率)
上升時間圖(16位分辨率)
FFT分析
在這個例子中,FFT被用于PicoScope捕獲的自己輸出的方波。
設置
使用MATLAB腳本生成±2V、1KHz的方波,設置A通道閾值為1V的上升沿觸發。連接信號發生器的輸出端到PicoScope的A通道輸入端。
在腳本中設置PicoScope捕獲塊數據—觸發前3500個樣本點,觸發后3500個樣本點,采樣間隔為50us(20MS/s),將示波器設置為14位分辨率。
觸發后捕獲—應用FFT
一旦數據被捕獲,可以使用fft 函數計算數據的DFT,然后在頻域觀察信號數據。頻譜圖展示了信號基波和奇次諧波成分。
PicoScope 5000系列數據與FT圖
觸發后捕獲—分析波形數據
信號處理工具箱也提供查找波形過沖、下沖、脈寬和占空比的函數。
overshoot 函數對作為函數參數的波形數據的一段進行畫圖,并進行了注釋。
overshoot函數畫的圖
對同一段波形數據使用pulsewidth函數,不指定函數的輸出會導致圖形中有另外一個注釋圖。
pulsewidth函數畫的圖
指定pulsewidth函數的輸出到一個變量,pw,結果如下:
pw=
4.9990e-04
這個值與1KHz方波周期的一半500us相對應。
dutycycle函數對波形數據的一段應用,結果如下:
dutyCycle=
0.5001
這個值很接近預計的50%。
使用pulseperiod函數計算波形數據的平均頻率:
avgFreq=
999.9999
同步查找脈沖周期值數組的標準偏差計算總抖動:
totalJitter=
1.5070e-07
對流模式數據使用觸發后濾波
在這個例子中,使用信號處理工具箱中的濾波器設計和分析工具設計一個可以對在觸發后捕獲的帶有隨機噪聲的數據進行操作濾波器。
任意波形圖
設置
使用MATLAB腳本配置函數發生器輸出一個±2V、1KHz的帶有白噪聲的正玄波。
設置A通道閾值為500mV的上升沿觸發。連接信號發生器的輸出端到PicoScope的A通道輸入端。
在腳本中設置PicoScope使用流模式捕獲數據,采樣率為1MS/s,觸發后采集10百萬樣本點后停止采集。
使用FDT工具設計的低通巴特沃斯濾波器
濾波器設計
你可以使用濾波器設計與分析工具(FDA工具)設計可以對觸發后采集的數據應用的濾波器。
圖形右側顯示了無限沖擊響應低通巴特沃斯濾波器的配置,顯示幅度和相位響應參數。
濾波器設計完成后,可以通過FDA工具用戶界面將其導出為MATLAB函數,這個函數被調用時返回離散時間濾波器對象,可以將這個濾波器對象的一些屬性值和波形數據作為參數傳遞給filtfilt 函數,然后可以應用零相位數字濾波器。
觸發后捕獲—濾波與畫圖
在捕獲幾個周期的任意波形后,可以應用低通濾波器對觸發后捕獲的數據進行操作。
在同一張圖上展示了捕獲的原始數據的一部分和濾波后的波形,被濾波后的波形是零相位延時的光滑正玄波。
應用濾波器的PicoScope 5000系列流模式數據
對同一段波形數據使用pulsewidth函數,不指定函數的輸出會導致圖形中有另外一個注釋圖。
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