一种ADC数据采样处理方法与流程

本技术属于数据采样处理，更具体地，涉及一种adc数据采样处理方法。

背景技术：

1、源表(source measure unit，smu)是一种集电压源和电流测量功能于一体的测试设备。它可以提供稳定的电压或电流输出，并能同时测量被测元件的电流、电压和功率等参数。其中测量被测元件的相关电压和电流，是通过adc将模拟量转换为数字量，然后再经过相关处理转换为实际电压和电流。其中，nplc(normal power line cycles)是一个与源表测量精度和稳定性密切相关的重要参数重要的参数，它代表了测量时间周期的长度。nplc的原理和数字万用表的工作方式密切相关。当使用数字万用表进行测量时，它需要将输入的模拟信号转换为数字信号，然后进行处理和显示。这里nplc决定了测量时间周期的长度，从而影响了测量的精度和稳定性。具体来说，nplc表示一个电网周期的数量，即在一个完整的电网周期内，万用表会进行多少次测量。例如，在50hz的电网频率下，一个电网周期是20ms。如果设置nplc为1，那么万用表会在20ms内进行一次测量计算；如果设置nplc为10，那么万用表会在200ms内进行10次测量计算，并将结果平均。增加nplc的值可以提高测量的精度和稳定性，因为更多的测量次数可以减少噪声和干扰的影响，使得测量结果更加准确。然而，增加nplc的值也会增加测量的时间，因此在选择nplc的值时需要权衡精度和时间的要求。

2、目前，配置nplc进行数据采样处理的方法是：根据nplc配置确定adc采样频率；将采样后的数据以一定宽度进行滑动平均后存储进寄存器；累计到配置的nplc个时间周期后，fpga读取寄存器中的数据进行进一步的数据处理。该方法虽然能有效的实现数据采集和处理，但是需要使用耗费大量存储资源存储数据，且不能完全发挥adc高速采样的优势尽可能多的采集数据，导致平均后的数据不够稳定，波动较大。同时造成切档判断时间和报警判断时间太长。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种adc数据采样处理方法其目的在于解决目前配置nplc进行数据采样时，采样处理后的数据不够精确稳定的技术问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本技术提供了一种adc数据采样处理方法，包括以下步骤：

3、驱动adc采用最高采样速率进行数据采集，对采集的数据进行预处理；

4、对nplc取值范围中最小nplc时间内采集的多个数据求均值后得到最小单位均值；

5、对配置nplc时间内连续获得的多个最小单位均值求均值后得到最终数据。

6、优选的，对配置nplc时间内连续获得的多个最小单位均值求均值后得到最终数据，具体为：

7、累加n0个连续的最小单位均值a0得到b0；

8、对10个连续得到的a0求均值后得到a1；累加n1个连续a1得到b1；

9、对10个连续得到的a1求均值后得到a2；累加n2个连续a2得到b2；

10、依次类推，最终对10个连续得到的a(n-1)求均值后得到an，累加nn个连续an得到bn；

11、其中，n0,n1,n2,…,nn分别是num在个位，十位，百位直至最高位上的数值，num＝配置nplc/最小nplc；

12、由下式得到最终数据data：

13、data＝(b0×100+b1×101+b2×102+…+bn×10n)/num。

14、优选的，采用截尾平均法求均值。

15、优选的，所述截尾平均法具体为：将待求均值的数据集中最大和最小的多个数据去除，对剩余的2i个数据求平均，i为大于0的整数。

16、优选的，所述预处理包括低通滤波和滑动滤波。

17、优选的，开始采集数据时，通过滑动滤波器中的数据和最小nplc时间内采集的数据判断是否切档，切档的判断时间为(k+a)/v；

18、开始采集数据后，通过最小nplc时间内采集的数据判断是否切档，切档的判断时间为a/v；

19、其中，k为滑动滤波器的宽度，a为最小nplc时间内采集数据的个数，v为adc的最高采样速率。

20、优选的，开始采集数据时，通过滑动滤波器中的数据和最小nplc时间内采集的数据判断是否报警，报警的判断时间为(k+a)/v；

21、开始采集数据后，通过最小nplc时间内采集的数据判断是否报警，报警的判断时间为a/v；

22、其中，k为滑动滤波器的宽度，a为最小nplc时间内采集数据的个数，v为adc的最高采样速率。

23、优选的，所述滑动滤波器的宽度k由低通滤波器的阶跃响应宽度决定。

24、第二方面，本技术提供一种数据采样处理设备，所述数据采样处理设备包括adc模数转换模块和数据处理模块；

25、所述adc模数转换模块用于将模拟信号转换为数字信号并采集；

26、所述数据处理模块用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

27、第三方面，本技术提供一种源表，所述源表用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

28、第四方面，本技术提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

29、总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

30、(1)adc采样频率越高，高nplc配置下待处理数据越多，因此现有adc数据采样处理方法中，为保证待处理数据不会大量占用存储资源，多是根据nplc配置值来动态确定adc采样频率；而本技术技术方案在不同nplc配置下都控制adc采用最高采样速率进行数据采集，相较于现有方法，本技术能完全发挥adc高速采样的优势，在配置nplc时间周期内尽可能多的采集数据进行数据处理，由此得到的最终数据稳定精确。

31、(2)现有adc数据采样处理方法中，都是将采集数据直接储存起来，累计到配置nplc时间周期后，才从存储资源中读取数据进行后续的数据处理，这样为了保存读取的数据，需要占用大量的存储资源；相较于现有方法，本技术方法将nplc取值范围中最小nplc时间内采集的多个数据取平均后作为最小单位均值参与后续的数据处理，这样的预先的数据处理极大的降低了对存储资源的需求。

32、(3)现有adc数据采样处理方法中，若配置nplc很大时，需要对大量数据的一次性处理，造成硬件计算资源消耗的波动过大，影响硬件稳定性；本技术在数据处理过程中，将待平均处理的数据集按平均数量的个位、十位、百位…的顺序，由低位到高位序依次处理，这样的数据处理过程消耗的计算资源平稳，规避了大配置nplc时需要对大量数据的一次性处理。

33、(4)本技术在数据处理过程中，平均数量的个位、十位、百位…上的数据预先平均后再参与最终的均值处理，进一步的降低对存储资源的需求。

34、(5)本技术在切档和报警判断时，只需要nplc取值范围中最小nplc时间内采集的多个数据和滑动滤波器中的数据参与判断，使得切档判断时间和报警判断时间更短。

35、(6)本技术在取平均时，采用截尾平均法有效删除了波动数据，同时保留2i个数据进行平均，保留数据的个数为2i个能便于硬件计算，由此加快数据处理速度。

技术特征：

1.一种adc数据采样处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的adc数据采样处理方法，其特征在于，对配置nplc时间内连续获得的多个最小单位均值求均值后得到最终数据，具体为：

3.根据权利要求1或2所述的adc数据采样处理方法，其特征在于，采用截尾平均法求均值。

4.根据权利要求3所述的adc数据采样处理方法，其特征在于，所述截尾平均法具体为：将待求均值的数据集中最大和最小的多个数据去除，对剩余的2i个数据求平均，i为大于0的整数。

5.根据权利要求1所述的adc数据采样处理方法，其特征在于，所述预处理包括低通滤波和滑动滤波。

6.根据权利要求1或5所述的adc数据采样处理方法，其特征在于，开始采集数据时，通过滑动滤波器中的数据和最小nplc时间内采集的数据判断是否切档，切档的判断时间为(k+a)/v；

7.根据权利要求1或5所述的adc数据采样处理方法，其特征在于，开始采集数据时，通过滑动滤波器中的数据和最小nplc时间内采集的数据判断是否报警，报警的判断时间为(k+a)/v；

8.一种数据采样处理设备，其特征在于，所述数据采样处理设备包括adc模数转换模块和数据处理模块；

9.一种源表，其特征在于，所述源表用于执行如权利要求1-7任一所述的方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在处理器上运行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任一所述的方法。

技术总结
本申请公开了一种ADC数据采样处理方法属于数据采样处理技术领域。本申请首先控制ADC采用最高采样速率进行数据采集；再对采集数据进行低通滤波和滑动滤波；之后对NPLC取值范围中最小NPLC时间内采集的多个数据求均值后得到最小单位均值；最后对配置NPLC时间内连续获得的多个最小单位均值求均值后得到最终数据。采用本申请计数方案能完全发挥ADC高速采样的优势，使得最终处理得到的数据稳定精确，且本申请方案占用存储资源小，报警和切档的判断时间短。

技术研发人员：夏世伟
受保护的技术使用者：武汉精立电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5