CN110632397B - 一种信号分析方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号分析方法及计算机可读存储介质，该方法包括：通过激励初级线圈以使能所述初级线圈对应的一至多组次级线圈并输出一至多组电平信号；当一至多组所述电平信号分别通过一至多个比较电路后，分别采集一至多个等效放电时间；对一至多个等效放电时间的波形进行过零整形以分别获取一至多个整形时间；对一至多个所述整形时间进行滤波以分别获取一至多个滤波值；分别获取一至多个所述滤波值的有效沿变化状态；依据一至多个所述滤波值的有效沿变化状态获取一至多个比较输出信号；依据一至多个所述比较输出信号确定正反转脉冲信息。本发明通过波形抖动分析防止电平翻转，计量模块会不受其他器件一致性的影响，故障率低，利于生产。

Description

一种信号分析方法及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及线圈嵌入软件技术领域，更具体地说，涉及一种信号分析方法及计算机可读存储介质。

背景技术

现有的线圈信号处理方法，通常是激励初级线圈，通过次级线圈输出信号，然后将次级线圈所输出的信号通过比较电路后并进行相应的信号分析，但是现有信号分析方法缺少波形抖动分析，而且现有的计量模块会受到其他器件一致性的影响，故障率高。

发明内容

本发明提供了一种信号分析方法及计算机可读存储介质，解决现有技术中信号分析方法缺少波形抖动分析，而且现有的计量模块会受到其他器件一致性的影响，故障率高的问题。

一方面，本发明提供了一种信号分析方法，包括：

通过激励初级线圈以使能所述初级线圈对应的一至多组次级线圈并输出一至多组电平信号；

当一至多组所述电平信号分别通过一至多个比较电路后，分别采集一至多个等效放电时间；

对一至多个等效放电时间的波形进行过零整形以分别获取一至多个整形时间；

对一至多个所述整形时间进行滤波以分别获取一至多个滤波值；

分别获取一至多个所述滤波值的有效沿变化状态；

依据一至多个所述滤波值的有效沿变化状态获取一至多个比较输出信号；

依据一至多个所述比较输出信号确定正反转脉冲信息。

在本发明所述的信号分析方法中，所述通过激励初级线圈以使能所述初级线圈对应的一至多组次级线圈并输出一至多组电平信号，包括：

通过激励初级线圈以使能所述初级线圈对应的一至多组次级线圈；其中，所述初级线圈与一至多组次级线圈形成耦合电感；

通过一至多组所述次级线圈分别输出一至多组所述电平信号。

在本发明所述的信号分析方法中，所述当一至多组所述电平信号分别通过一至多个比较电路后，分别采集一至多个等效放电时间，包括：

依据所述比较输出信号的极性确定比较电路的保持单元中的第一电容放电或者第二电容放电；

依据所述比较输出信号的翻转中断启动或停止计时器；

通过计时器输出等效放电时间。

在本发明所述的信号分析方法中，所述对一至多个等效放电时间的波形进行过零整形以分别获取一至多个整形时间，包括：

于比较电路的比较器的脉冲宽度靠近0的脉冲宽度区间设置缓冲区，所述缓冲区的范围为0-20，单位为脉冲宽度；

当所述等效放电时间处于所述缓冲区时，若比较器输出为高电平，则整形时间T2＝A+T1；若比较器输出为低电平，则整形时间T2＝A-T1，单位为脉冲宽度；其中，T1为等效放电时间，T2为整形时间，A为预设的常数。

在本发明所述的信号分析方法中，所述对一至多个所述整形时间进行滤波以分别获取一至多个滤波值，包括：

获取预设时间段内所述整形时间的波形；

滤除波形中的最大值与最小值后取平均值以获取滤波值。

在本发明所述的信号分析方法中，所述分别获取一至多个所述滤波值的有效沿变化状态，包括：

若所述滤波值的波形增加的次数超过预设的第一有效次数，且每次增加的差值均大于预设的第一门限，则确定为上升沿有效；

若所述滤波值的波形减少的次数超过预设的第二有效次数，且每次减少的差值均大于预设的第二门限，则确定为下降沿有效。

在本发明所述的信号分析方法中，所述依据一至多个所述滤波值的有效沿变化状态获取一至多个比较输出信号，包括：

若为上升沿有效，则确定所述比较输出信号为第一电平；

若为下降沿有效，则确定所述比较输出信号为第二电平。

在本发明所述的信号分析方法中，所述依据一至多个所述比较输出信号确定正反转脉冲信息，包括：

分别获取多个所述比较输出信号中的其中两个在同一时刻的电平信息；

将两个比较输出信号中的电平信息形成象限中的坐标点；

依据所述坐标点的变化顺序确定正反转脉冲信息。

在本发明所述的信号分析方法中，所述若所述滤波值的波形增加的次数超过预设的第一有效次数，且每次增加的差值均大于预设的第一门限，则确定为上升沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若第n+1次采样的值减去第n次采样的值大于预设的第一门限，则确定第n次采样的时刻为上升沿有效；

所述若所述滤波值的波形减少的次数超过预设的第二有效次数，且每次减少的差值均大于预设的第二门限，则确定为下降沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若第m+1次采样的值减去第m次采样的值小于预设的第二门限，则确定第m次采样的时刻为下降沿有效。

在本发明所述的信号分析方法中，所述若所述滤波值的波形增加的次数超过预设的第一有效次数，且每次增加的差值均大于预设的第一门限，则确定为上升沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若相邻两次采样的值的差大于预设的第一门限且大于所述第一门限的次数超过预设的第一有效次数，则确定所采样的时间段为上升沿有效；

所述若所述滤波值的波形减少的次数超过预设的第二有效次数，且每次减少的差值均大于预设的第二门限，则确定为下降沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若相邻两次采样的值的差大于预设的第一门限且大于所述第一门限的次数超过预设的第二有效次数，则确定所采样的时间段为下降沿有效。

在本发明所述的信号分析方法中，还包括：

进行拆卸状态标定。

在本发明所述的信号分析方法中，所述进行拆卸状态标定，包括：

记录多个等效放电时间；

取多个所述等效放电时间的平均值。

在本发明所述的信号分析方法中，还包括：

若采集到多个等效放电时间分别与所述平均值之间的差值均处于预设的时间范围，则输出拆卸报警信号。

另一方面，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如上所述的信号分析方法。

本发明具有以下有益效果：通过波形抖动分析防止电平翻转，计量模块不受其他器件一致性的影响，故障率低，利于生产。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明一实施例提供的信号分析方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的初级线圈及次级线圈的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的比较电路的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的有效沿变化及比较输出信号的波形图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参见图1，图1为本发明一实施例提供的信号分析方法的流程图，该信号分析方法包括步骤S1-S5：

S1、通过激励初级线圈10以使能所述初级线圈10对应的一至多组次级线圈20并输出一至多组电平信号，其中，初级线圈10及次级线圈20参见图2，图2为本发明一实施例提供的初级线圈10及次级线圈20的结构示意图，所述初级线圈10与一至多组次级线圈20形成耦合电感；步骤S1包括步骤S11-S12：

S11、通过激励初级线圈10以使能所述初级线圈10对应的一至多组次级线圈20；如图2，通过耦合电感，图2中的4组次级线圈20使能输出信号。

S12、通过一至多组所述次级线圈20分别输出一至多组所述电平信号，其中，每组所述电平信号均包括正电平信号及负电平信号，负电平信号也可以为接地信号。参见图3，图3为本发明一实施例提供的比较电路的结构示意图，该比较电路包括信号放大单元1、采样触发单元6、保持单元2、积分单元3、比较器4及控制单元5。正电平信号及负电平信号分别接入比较电路中的IN+及IN-。

在激励初级线圈10之前，还可以包括步骤S0：

S0、控制单元5程序段初始化并进入休眠模式，待需要启动时通过节拍唤醒。

S2、当一至多组所述电平信号分别通过一至多个比较电路后，分别采集一至多个等效放电时间，其中，等效放电时间是指模数转换后得到的数值，也就是模数转换过程中比较器的输出脉冲宽度；步骤S2包括步骤S21-S23：

S21、依据所述比较输出信号的极性确定比较电路的保持单元2中的第一电容C1放电或者第二电容C2放电。

S22、依据所述比较输出信号的翻转中断启动或停止计时器；即通过启动控制单元5中的计时器捕获翻转中断时间，通过中断功能捕获比较器输出的变化(脉冲结束标志)来停止计时器，进行模数转换。通过启动计时及停止计时即可获取翻转中断时间。关闭计时器后，启动对第一电容C1充电或者第二电容C2充电。

S23、通过计时器输出等效放电时间。

S3、对一至多个等效放电时间的波形进行过零整形以分别获取一至多个整形时间；步骤S3包括步骤S31-S32：

S31、于比较电路的比较器的脉冲宽度靠近0的脉冲宽度区间设置缓冲区，所述缓冲区的范围为0-20，单位为脉冲宽度，即缓冲区为0到20个脉冲宽度；这是由于在比较器两端输入电平较接近的时候，会存在比较器翻转抖动的情况，因此在接***衡的区域设置缓存区，在缓冲区内获取的数据，统一跟随前值。

S32、当所述等效放电时间处于所述缓冲区时，若比较器输出为高电平，则整形时间T2＝A+T1；若比较器输出为低电平，则整形时间T2＝A-T1，单位为脉冲宽度；其中，T1为等效放电时间，T2为整形时间，A为预设的常数，A优选为1000。即当T1在0～20时，T1会重置为前一个值。当比较器输出1时，T2＝1000，单位同定时器的计数周期+T1；当比较器输出0时，T2＝1000-T1。通过以上处理，可以避免T1在比较器零值附近发生剧烈抖动，同时把“双拱”波形整形为正弦波形。

S4、对一至多个所述整形时间进行滤波以分别获取一至多个滤波值；步骤S4包括步骤S41-S42：

S41、获取预设时间段内所述整形时间的波形；例如：采取中均值算法。即取最近6个T2。

S42、滤除波形中的最大值与最小值后取平均值以获取滤波值。例如：去掉最大最小值，其余4个取平均值。

S5、分别获取一至多个所述滤波值的有效沿变化状态。步骤S5包括步骤S51-S52：

S51、若所述滤波值的波形增加的次数超过预设的第一有效次数，且每次增加的差值均大于预设的第一门限，则确定为上升沿有效；即当前寻找上升沿时，如果T2累积增加的次数超过有效次数，且每次差值都大于门限(Threshold)，则认为上升沿有效。

本步骤提供的一个实施方式：，要求连续一至多次超过门限值才认为上升沿有效，门限可以是零或非零。具体的，对所述滤波值的波形进行多次采样，若相邻两次采样的值的差大于预设的第一门限且大于所述第一门限的次数超过预设的第一有效次数，则确定所采样的时间段为上升沿有效。

本步骤还提供另一种实施方式：对所述滤波值的波形进行n次采样，若第n+1次采样的值减去第n次采样的值大于第一门限，则确定第n+1次采样的时刻为上升沿有效；该实施方式不同之处在于，运算判断中仅要求一次超过门限值便认为上升沿有效，且门限为第一门限。

S52、若所述滤波值的波形累计减少的次数超过预设的有效次数，且每次累计减少的差值均大于预设的第二门限，则确定为下降沿有效；即当前寻找下升沿时，如果T2累积减少的次数超过有效次数，且每次差值都大于门限(Threshold)，则认为下降沿有效。

本步骤提供的一种实施方式：对所述滤波值的波形进行多次采样，若相邻两次采样的值的差大于预设的第一门限且大于所述第一门限的次数超过预设的第二有效次数，则确定所采样的时间段为下降沿有效。

同样的，本步骤还提供另一种实施方式：对所述滤波值的波形进行n次采样，若第n+1次采样的值减去第n次采样的值小于0，则确定第n+1次采样的时刻为下降沿有效。该实施方式不同之处同上。

S6、依据一至多个所述滤波值的有效沿变化状态获取一至多个比较输出信号。步骤S6包括步骤S61-S62：

S61、若为上升沿有效，则确定所述比较输出信号为第一电平；参见图4，图4为本发明一实施例提供的有效沿变化及比较输出信号的波形图。取多个所述滤波值的其中两个进行分析，其中第一个滤波值101为图4中的实线正弦曲线(或实线余弦曲线)，第二个滤波值102为图4中的虚线余弦曲线(或虚线正弦曲线)。当第一个滤波值101判断为上升沿有效时，确定第一个比较输出信号103为高电平，当第二个滤波值102判断为上升沿有效时，确定第二个比较输出信号104为高电平。第一个比较输出信号103为图4中的实线方波，第二个比较输出信号104为图4中的虚线方波。

S62、若为下降沿有效，则确定所述比较输出信号为第二电平。当第一个滤波值101判断为下降沿有效时，确定第一个比较输出信号103为低电平，当第二个滤波值102判断为下降沿有效时，确定第二个比较输出信号104为低电平。

S7、依据一至多个所述比较输出信号确定正反转脉冲信息。步骤S7包括步骤S71-S73：

S71、分别获取多个所述比较输出信号中的其中两个在同一时刻的电平信息。如果只有一个比较输出信号，即只有一个比较输出信号的情况下，则可以认为另一个比较输出信号为0。

S72、将两个比较输出信号中的电平信息组成象限中的坐标点；例如：高电平为1，低电平为0，即坐标点可能为(1，1)、(1，0)、(0，1)及(0，0)。

S73、依据所述坐标点的变化顺序确定正反转脉冲信息。例如：根据4象限(00-01-11-10)的变化顺序，判断正反转。在被测水表金属片应用场景中，分别以0和1表示每一路波形的下降状态和上升状态，两路波形的状态字(即坐标点)组合在一起，表示出多种(一般是4种)状态字：00、01、11、10，四个坐标点按一定规律的连续变化表示被测金属片按照某一方向连续转动，反之则反向转动；无规律变化则表示为异常状态；状态字每变化一种，表示被测金属片转动1/4周。

优选的，该信号分析方法还包括步骤S8：

S8、进行拆卸状态标定。该步骤可以让传感器能够识别到不正常的蓄意破坏行为，步骤S8包括步骤S81-S82：

S81、记录多个等效放电时间。

S82、并取多个等效放电时间的平均值。通常地，本方法应用于抄表领域时，采用线圈感应表盘中的金属片，金属片发生转动时，线圈的输出会发生相应变化，待程序进入主循环后，即需要唤醒时才进行上述信号捕获及分析流程。

优选的，关于步骤S8的后续处理流程，该信号分析方法还包括步骤S9：

S9、若采集到多个等效放电时间分别与所述平均值之间的差值均处于预设的时间范围，则输出拆卸报警信号。例如：如果两路线圈采集的T2值跟线圈无金属片滞留状态的平均值接近超过2秒，则认为线圈已悬空，底下无金属片滞留，输出拆卸报警信号。

另一方面，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上所述的信号分析方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种信号分析方法，其特征在于，包括：

通过激励初级线圈以使能所述初级线圈对应的一至多组次级线圈并输出一至多组电平信号；

当一至多组所述电平信号分别通过一至多个比较电路后，分别采集一至多个等效放电时间的波形；

对一至多个等效放电时间的波形进行过零整形以分别获取一至多个整形时间的波形；

对一至多个所述整形时间的波形进行滤波以分别获取一至多个滤波值；

分别获取一至多个所述滤波值的有效沿变化状态；

依据一至多个所述滤波值的有效沿变化状态获取一至多个比较输出信号；

依据一至多个所述比较输出信号确定正反转脉冲信息；

所述当一至多组所述电平信号分别通过一至多个比较电路后，分别采集一至多个等效放电时间的波形，包括：

依据所述比较输出信号的极性确定比较电路的保持单元中的第一电容放电或者第二电容放电；

依据所述比较输出信号的翻转中断启动或停止计时器；

通过计时器输出等效放电时间；

所述对一至多个等效放电时间的波形进行过零整形以分别获取一至多个整形时间的波形，包括：

于比较电路的比较器的脉冲宽度靠近0的脉冲宽度区间设置缓冲区，所述缓冲区的范围为0-20，单位为脉冲宽度；

当所述等效放电时间处于所述缓冲区时，若比较器输出为高电平，则整形时间T2＝A+T1；若比较器输出为低电平，则整形时间T2＝A-T1，单位为脉冲宽度；其中，T1为等效放电时间，T2为整形时间，A为预设的常数。

2.根据权利要求1所述的信号分析方法，其特征在于，所述通过激励初级线圈以使能所述初级线圈对应的一至多组次级线圈并输出一至多组电平信号，包括：

通过激励初级线圈以使能所述初级线圈对应的一至多组次级线圈；其中，所述初级线圈与一至多组次级线圈形成耦合电感；

通过一至多组所述次级线圈分别输出一至多组所述电平信号。

3.根据权利要求1所述的信号分析方法，其特征在于，所述对一至多个所述整形时间进行滤波以分别获取一至多个滤波值，包括：

获取预设时间段内所述整形时间的波形；

滤除波形中的最大值与最小值后取平均值以获取滤波值。

4.根据权利要求1所述的信号分析方法，其特征在于，所述分别获取一至多个所述滤波值的有效沿变化状态，包括：

若所述滤波值的波形增加的次数超过预设的第一有效次数，且每次增加的差值均大于预设的第一门限，则确定为上升沿有效；

若所述滤波值的波形减少的次数超过预设的第二有效次数，且每次减少的差值均大于预设的第二门限，则确定为下降沿有效。

5.根据权利要求4所述的信号分析方法，其特征在于，所述依据一至多个所述滤波值的有效沿变化状态获取一至多个比较输出信号，包括：

若为上升沿有效，则确定所述比较输出信号为第一电平；

若为下降沿有效，则确定所述比较输出信号为第二电平。

6.根据权利要求4或5所述的信号分析方法，其特征在于，所述依据一至多个所述比较输出信号确定正反转脉冲信息，包括：

分别获取多个所述比较输出信号中的其中两个在同一时刻的电平信息；

将两个比较输出信号中的电平信息组成象限中的坐标点；

依据所述坐标点的变化顺序确定正反转脉冲信息。

7.根据权利要求4所述的信号分析方法，其特征在于，所述若所述滤波值的波形增加的次数超过预设的第一有效次数，且每次增加的差值均大于预设的第一门限，则确定为上升沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若第n+1次采样的值减去第n次采样的值大于预设的第一门限，则确定第n次采样的时刻为上升沿有效；

所述若所述滤波值的波形减少的次数超过预设的第二有效次数，且每次减少的差值均大于预设的第二门限，则确定为下降沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若第m+1次采样的值减去第m次采样的值小于预设的第二门限，则确定第m次采样的时刻为下降沿有效。

8.根据权利要求4所述的信号分析方法，其特征在于，所述若所述滤波值的波形增加的次数超过预设的第一有效次数，且每次增加的差值均大于预设的第一门限，则确定为上升沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若相邻两次采样的值的差大于预设的第一门限且大于所述第一门限的次数超过预设的第一有效次数，则确定所采样的时间段为上升沿有效；

所述若所述滤波值的波形减少的次数超过预设的第二有效次数，且每次减少的差值均大于预设的第二门限，则确定为下降沿有效，包括：对所述滤波值的波形进行多次采样，若相邻两次采样的值的差大于预设的第一门限且大于所述第一门限的次数超过预设的第二有效次数，则确定所采样的时间段为下降沿有效。

9.根据权利要求1所述的信号分析方法，其特征在于，还包括：

进行拆卸状态标定；

若采集到多个等效放电时间分别与平均值之间的差值均处于预设的时间范围，则输出拆卸报警信号；

所述进行拆卸状态标定，包括：

记录多个等效放电时间；

取多个所述等效放电时间的平均值。

10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的信号分析方法。

Images