[发明专利]一种模拟信号自适应采样方法及装置

说明书

本发明公开了一种模拟信号自适应采样方法及装置，所述方法包括：采集传感器输出的模拟信号，并进行信号调理；确定模拟信号在指定模数转换频率下采样得到的数字量以及采集时间戳；确定采集信号模数转换频率调整的阈值；确定当前所采集的信号与之前若干采样时刻所采集的信号之间的差异度；根据所确定的差异度、当前时刻的模数转换频率及模数转换频率调整的阈值，确定新的采样频率。本发明根据采样数据的相对变化率来动态调整数据采集装置的采样率，在不需要测量采样频率的情况下迭代调整采样频率，既保证了采样的准确性，又减少了不必要的采样数据。

技术领域

本发明信号处理领域，具体涉及一种模拟信号自适应采样方法及装置。

背景技术

在工业生产和测试现场，经常需要使用输出模拟信号的各种类型的传感器用于监测生产环节的各项参数和指标。例如，在汽车制动器实验中，大量使用温度传感器，压力传感器，踏板力传感器，位移传感器和其它传感器。由于传感器信号的频率无法确定，传统的数据采集装置一般采用预估的最大信号频率的2倍进行采样。但一般工作情况下，传感器信号的频率远远低于预估的最大信号频率，大部分采样数据是不必要的。在注重功耗的无线数据采集装置中，采集和传输不必要的采样数据会占据了大部分的系统功耗，降低系统工作时间，增加系统维护成本(电池更换等)。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供了一种模拟信号自适应采样方法及装置。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种模拟信号自适应采样方法，包括：

采集传感器输出的模拟信号，并进行信号调理，使得信号幅值在测量范围内；

设置模数转换频率，确定信号调理后的模拟信号在该模数转换频率下采样得到的数字量以及采集时间戳；

根据模数转换所确定的数字量，确定采集信号模数转换频率调整的阈值T；

根据模数转换所确定的数字量，确定当前时刻采集的信号与过去N个采样点采集的信号之间的差异度δ；

根据所述的差异度δ、当前时刻的模数转换频率f_old、模数转换频率调整的阈值T及公式f_update＝f_old×(1+tanh(δ-T))，确定下一时刻的模数转换频率f_update。

在一种可能的实现方式中，采集传感器输出的模拟信号，并进行信号调理，包括：

采集传感器输出的模拟信号，若信号为电流信号，转化为电压信号；

对采集到的模拟信号进行信号调理，包括信号放大、信号衰减和信号滤波过程。

在一种可能的实现方式中，设置采样频率，确定所述的经过信号调理后的模拟信号经过模数转换所对应的数字量以及采集时间戳，包括：

采样频率默认情况下为最大采样频率；所述的最大采样频率为模数转换过程的最大转换频率；

所述的经过信号调理后的模拟信号按照所设定的采样频率进行模数转换输出所对应的数字量；

所述的采集时间戳为模拟信号按照所设定的采样频率进行模数转换的时刻。

在一种可能的实现方式中，根据模数转换所确定的数字量，确定采集信号模数转换频率调整的阈值T，包括：

确定过去N(N＝20)个采样点采样值的均值m_N；

确定过去N(N＝20)个采样点采样值与均值m_N的相对误差δ_i，即其中X_i表示过去第i个采样点的采样值；

确定采集信号模数转换频率调整的阈值