搜索MATLAB-使用信號處理工具箱分析PicoScope 數(shù)據(jù)
2017-02-14 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
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(huán)境中的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)
在這個例子中,使用相同的信號源,先將示波器設(shè)置為8位分辨率進行數(shù)據(jù)采集,再將示波器設(shè)置為16位分辨率進行數(shù)據(jù)采集。
設(shè)置
通過MATLAB腳本,設(shè)置信號發(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個樣本點,觸發(fā)后2048個樣本點,采樣間隔為496ns(~2 MS/s),先將示波器設(shè)置為8位分辨率進行數(shù)據(jù)采集,再將示波器設(shè)置為16位分辨率進行數(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位分辨率時捕獲的數(shù)據(jù)圖形比將示波器設(shè)置成8位分辨率時捕獲的數(shù)據(jù)圖形更加平滑。將示波器設(shè)置成16位分辨率時有65536個量化電平,8位分辨率時只有256個量化電平。
設(shè)置電壓量程為±5V,每個量化電平對應(yīng)如下:
l 8位:39.1Mv
l 16位:~0.153Mv
觸發(fā)點被標(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)點之后的正玄波頂部部分時,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—獲取測量值
一旦數(shù)據(jù)被捕獲,可以使用信號處理工具箱提供的函數(shù)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(tài)范圍(sfdr)
l 信噪比(snr)
使用table函數(shù)可以將測量值列成表:
列表測量值
比較兩組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),測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)量不同影響用于計算的數(shù)據(jù)值。
當(dāng)調(diào)用測量函數(shù)時,MATLAB會顯示相應(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(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個樣本點,觸發(fā)后3500個樣本點,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)計算數(shù)據(jù)的DFT,然后在頻域觀察信號數(shù)據(jù)。頻譜圖展示了信號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(shù)。
overshoot 函數(shù)對作為函數(shù)參數(shù)的波形數(shù)據(jù)的一段進行畫圖,并進行了注釋。
overshoot函數(shù)畫的圖
對同一段波形數(shù)據(jù)使用pulsewidth函數(shù),不指定函數(shù)的輸出會導(dǎo)致圖形中有另外一個注釋圖。
pulsewidth函數(shù)畫的圖
指定pulsewidth函數(shù)的輸出到一個變量,pw,結(jié)果如下:
pw=
4.9990e-04
這個值與1KHz方波周期的一半500us相對應(yīng)。
dutycycle函數(shù)對波形數(shù)據(jù)的一段應(yīng)用,結(jié)果如下:
dutyCycle=
0.5001
這個值很接近預(yù)計的50%。
使用pulseperiod函數(shù)計算波形數(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)偏差計算總抖動:
totalJitter=
1.5070e-07
對流模式數(shù)據(jù)使用觸發(fā)后濾波
在這個例子中,使用信號處理工具箱中的濾波器設(shè)計和分析工具設(shè)計一個可以對在觸發(fā)后捕獲的帶有隨機噪聲的數(shù)據(jù)進行操作濾波器。
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±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10百萬樣本點后停止采集。
使用FDT工具設(shè)計的低通巴特沃斯濾波器
濾波器設(shè)計
你可以使用濾波器設(shè)計與分析工具(FDA工具)設(shè)計可以對觸發(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)計完成后,可以通過FDA工具用戶界面將其導(dǎo)出為MATLAB函數(shù),這個函數(shù)被調(diào)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(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
在捕獲幾個周期的任意波形后,可以應(yīng)用低通濾波器對觸發(fā)后捕獲的數(shù)據(jù)進行操作。
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)的輸出會導(dǎo)致圖形中有另外一個注釋圖。
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