JJF(軍工) 171-2018 脈沖波形參數(shù)計量術(shù)語及定義

國防軍工計量技術(shù)規(guī)范JJF(軍工)171—2018脈沖波形參數(shù)計量術(shù)語及定義IE《軍工I17I—2018ParametersandTheirDefiniJJF(軍工)171—2018本規(guī)范起草人：姜河(國防科技工業(yè)第二計量測試研究中心)諶貝(國防科技工業(yè)第二計量測試研究中心)謝文(國防科技工業(yè)第二計量測試研究中心)前言 V 1 3 43.5波形時窗waveformepoch 5 5 73.8最大值maximumpeak 73.9最小值minimumpeak 83.10峰峰值peak-to-pcak 83.11狀態(tài)state 8 8 93.14偏置offet 9 3.19波形畸變waveformaberation 3.20畸變區(qū)域aberationregion 3.21過沖overshoot 12 3.24傾斜tilt 3.26狀態(tài)出現(xiàn)stateoccurence 3.27過渡transition 3.28過渡持續(xù)時間transitionduration 3.32毛刺glitch 16 16 163.36重復(fù)性repetitive 3.37非重復(fù)性nonrepetitive 3.38脈沖序列pulsetrain 3.40脈沖間隔pulseseparation 3.41周期性periodie 3.42非周期性aperiodic 3.43波形周期waveformperiod 3.45頻率frequency 183.47波形延時(超前)waveformdelay(advance) π 3.51觸發(fā)riggering 19 3.53延遲delying— 3.54微分differentiati 3.55積分integration 附錄A脈沖波形參數(shù)的典型算法 HJE!軍工117L一2018本規(guī)范參考了IEC60469(Edition1.0)2013-04《Transitions,pulsesandrelatedwaveforms-Temms,deforTransitions,Pulses,andRelatedWaveforms》。本規(guī)范規(guī)定了脈沖波形參數(shù)常用的術(shù)語及其定義。本規(guī)范適用于國防科技工業(yè)脈沖波形參數(shù)計量領(lǐng)域各項工作，相關(guān)領(lǐng)域亦可參考使用2引用文件本規(guī)范引用了下列文件IF1188-2008《無線電計量名詞術(shù)語及定義》凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范：凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用本規(guī)范。3脈沖波形參數(shù)計量術(shù)語及定義本節(jié)術(shù)語定義中，時間為獨立變量，用字母；表示。波形值是指與時間相關(guān)的變量用y()表示。對于某些特定的波形，波形值可能與電壓、電流、功率或其他量值的意義一種物理現(xiàn)象，以其某個或某幾個特性變化來表示信息信號的表現(xiàn)形式。3.2.1復(fù)合波形compoundwwveform可由m個狀態(tài)和n個過渡完全表示的波形，m+n需大于等于4。3狀態(tài)見3.1,過渡見327.HE(軍工)171—201823.2.2沖激波形impulse-likewaveform可由下式定義的波形3.2.3階躍波形step-likewaveform電平離開一個狀態(tài)迅速到達另一個狀態(tài)，并在波形時窗內(nèi)穩(wěn)定停留在第二狀態(tài)的波3.2.4參考波形referencewaveform可以作為參照對象與其他波形進行比較的波形。3.2.5過渡波形transitionwaveform由兩個相鄰狀態(tài)及連接這兩個狀態(tài)的過渡所組成的波形。a偏其中?與為計算所在時間區(qū)域[n,]的左右端點。S6其中萬與為計算所在時間區(qū)域h,的左右端點。3.63參考電平referencelevd3.7,1電平參數(shù)levelparameter波形的最大值波形的最小值。注：見圖6中最小值。3.10峰峰值peak-to-peak指定波形極值間的差值。注：見圖6中峰峰值。一個特定的電平。有時也指由特定電平的上下邊界所界定的區(qū)域。上狀態(tài)邊界被記為upper(s).upper(ah…lower(s).波形中最接近0電平的狀態(tài)。注—見圖2到圖5中基態(tài)波形時窗內(nèi)最大的狀態(tài)。波形時窗內(nèi)最小的狀態(tài)。電平大于零的狀態(tài)電平小于零的狀態(tài)。3.12狀態(tài)邊界stateboundaries波形狀態(tài)的上下限。正(負(fù))沖激波形的最大值(最小值)對應(yīng)的電平，與該沖激波形第一個過渡之前狀態(tài)電平差值的絕對值。圖7沖激幅度示意圖過渡之后狀態(tài)的電平與同一過渡之前狀態(tài)電平之差的絕對值。2JF11882008中脈沖幅度的定義為項量值U與底量值的代數(shù)差兩個指定電平的代數(shù)差。波形時窗內(nèi)一個特定時間點，一般以波形時窗的初始時刻為參考(即初始時刻為0)。波形中第一個采樣時刻。注：見圖8中初始時刻初購時波形中最后一個采樣時刻注：見圖8中終止時刻。波形與特定參考電平相交的時刻注：見圖2、圖3中10%,50%及90%參考電平時刻以及圖8中50%參考電平時刻。正(負(fù))沖激波形的最大值(最小值)對應(yīng)的時刻階躍波形過渡中的第一個50%參考電平時刻。注：見圖2到圖S以及圖8中過渡出現(xiàn)時刻。脈沖波形中第一過渡出現(xiàn)時刻與第二過渡出現(xiàn)時刻的平均值。注：見圖4、圖5及圖8中脈沖中心時刻3.16時間區(qū)域interval第一時刻與第二時刻之間所有時間值的集合。第二時刻在時間上晚于第一時刻。過液前畸變區(qū)域或過渡后畸變區(qū)域內(nèi)的波形畸變，小于對應(yīng)狀態(tài)電平的下狀態(tài)邊界。如果存在多個這樣的波形畸變，下沖為具有最大幅度的波形畸變L.見圖10.圖11中下沖一種以附加報蕩波形形式存在的畸變，通常出現(xiàn)在過渡之后。在整個波形時窗內(nèi)。波形狀態(tài)的斜率為非零常數(shù)時的波形失真3.25波形特征waveformfeature波形一個特定的部分或片段。3.26狀態(tài)出現(xiàn)stateoccurence波形的某個連續(xù)區(qū)域，該區(qū)域位于某個狀態(tài)(界限由該狀態(tài)的上下邊界確定)之內(nèi)。其持續(xù)時間大于某個指定的時間值，可以認(rèn)為波形在該狀態(tài)內(nèi)暫時穩(wěn)定下來。單脈沖(見圖4與圖5)的猶態(tài)出現(xiàn)為D-(D)·0.2)、復(fù)合波形(見圖1)的狀態(tài)出現(xiàn)為(sl).B3.28過渡持續(xù)時間同一過液兩個參考電平時刻的差值。過渡從建立到穩(wěn)定在過渡后狀態(tài)所經(jīng)歷的時間區(qū)域，該區(qū)域開始于過渡的50%參考電平時刻，結(jié)束于波形于過渡后狀態(tài)(含狀態(tài)邊界)最后一個交點對應(yīng)的時刻注在波形時窗中用戶定義時間區(qū)域內(nèi)，波形值與指定參考電平之間的最大誤差脈沖波形的重復(fù)序列圖15脈沖序列3.39脈沖持續(xù)時間palseduration脈沖波形第二過渡出現(xiàn)時刻與第一過渡出現(xiàn)時刻間的持續(xù)時間。3.40脈沖間隔pulseseparation對脈沖序列中兩個連續(xù)的脈沖而言，脈沖間隔為第一個脈沖第二過渡的50%參考電平時刻與第二個脈沖第一過渡的50%參考電平時刻之差。1.見圖15中脈沖間3.41周期性perlodie在獨立變量上等間隔的重復(fù)出現(xiàn)3.42非周期性aperiodic不在獨立變量上等間隔的重復(fù)出現(xiàn)3.43波形周期waveformperiod周期波形重復(fù)出現(xiàn)所需的最小持續(xù)時間。3.44占空因子dutyfactor周期性脈沖序列中脈沖持續(xù)時間與波形周期的比值。波形周期的倒數(shù)。周期性波形的一部分，持續(xù)時間為一個周期3.47波形延時(超前)waveformdelay(advance)兩個波形第一過渡出現(xiàn)時刻之間的持續(xù)時間。一系列重復(fù)波形的某個電平參數(shù)相對于參考幅度或參考電平的變化量(或離散性)給定參考電平時刻或持續(xù)時間下，重復(fù)信號連續(xù)周期(或?qū)χ貜?fù)信號連續(xù)采集得到的波形)之間某個時間常數(shù)的變化量(或離散性)重復(fù)信號兩個指定周期的指定參考電平時刻間的抖動。3.49.2周期抖動periodjiter重復(fù)信號或其波形的周期的抖動。3.49.3脈沖持續(xù)時間抖動pulsedurationjiter重復(fù)信號或其波形中脈沖持續(xù)時間的抖動3.49.4觸發(fā)抖動trigerjiter重復(fù)信號與用于生成或測量該信號的觸發(fā)事件之間的抖動。從信號中提取取樣點的過程，通常以相同的時間間隔進行階躍信號、脈沖或復(fù)合波形啟動一個預(yù)先確定的事件或響應(yīng)的過程。將一個脈沖或者其他事件的過渡出現(xiàn)時刻與另一個脈沖或事件的過渡出現(xiàn)時刻對齊的過程。將信號到達時刻在時間上推遲的過程。將波形轉(zhuǎn)換為與該波形時間微分相同或近似的另一種波形的過程將波形轉(zhuǎn)換為與該波形時間積分相同或近似的另一種波形的過程。3.56修正correction結(jié)合轉(zhuǎn)換運算的結(jié)果與轉(zhuǎn)換函數(shù)信息進行的運算，該運算生成的波形可更準(zhǔn)確的表示信號。脈沖波形參數(shù)的典型算法ym——信號幅度y的最小值R——信號值的范圍1SSM-1,那么設(shè)定B=B,+1,其中B,為第/個直方圖的尺寸)。寬度等于(n+x)個ADC的bin寬度，其中n驗證)來滿足。如果波形被適當(dāng)?shù)姆指?，這種方法可以適用于包含一個以上過渡、幅度分布中眾數(shù)多于兩個的波形中。對每個分割的波形片段，電平sx?與電平sn的持續(xù)時間都要至少出現(xiàn)0.01N.次。如果該方法自動運行，即沒有操作者干預(yù)，則需要電平s與電平s對稱分布于y的兩側(cè)。文獻[1]描述了一種使用等尺寸bin的實例，也展示了bin寬度的改變對計算得到脈沖參數(shù)的影響。A.1.13將雙眾數(shù)直方圖分為兩部分(子直方圖)該步驟可將使用A.1.1中所述方法計算得到的直方圖分離，得到左右兩個直方圖。從兩個直方圖中可以分別得到對應(yīng)眾數(shù)，進而運用到波形狀態(tài)電平的確定之中。該過程涉及兩個參數(shù)五和左，其中fish,由規(guī)范使用者決定，通常量參數(shù)取值為(f.A?)=(0.5,0.5)或(f.?)=(0.4,0.6)。設(shè)B,jF1…M為A.1.1中定義的直方圖bin計數(shù)，設(shè)為B>0時)的最小值。ha為Bp0時j的最大值。左直方圖的范圍為LSsiharh),右直方圖的范圍為jiu+50-h)Sshe波形畸變與其他因素會在自動算法尋找直方圖分離時合適的波形電平時，造成不利影響。而操作者手動選擇合適的波形電平可避免這些因素所造成的影響A.1.1.4從直方圖中確定狀態(tài)電平使用A?.1.3中所述方法將雙眾數(shù)直方圖分為兩部分。找到A.1.1.3中兩個子直方圖的均值或眾數(shù)。低狀態(tài)電平由左直方圖的眾數(shù)或均值給出，高狀態(tài)電平由右直方圖的眾數(shù)或均值給出。Solomon等人[2]檢驗了不同直方圖方法對狀態(tài)電平值的影響。A.1.2基于數(shù)據(jù)分布的方法-最短區(qū)間估計本方法針對階躍脈沖提出：有限數(shù)據(jù)值集合的最短區(qū)間為包含數(shù)據(jù)總數(shù)特定比例/的最短區(qū)間，通常=1/2。最短區(qū)間估計為位置估計，類似于最小平方估計[3]。最短區(qū)間估計中第一步為對屬于特定電平的波形值進行標(biāo)記或分組。k均值法[4]為對波形值分組的有效方法。該方法中，波形值根據(jù)它們與特定平均電平之間的差值來分類，在本節(jié)中平均電平為階躍波形兩個狀態(tài)出現(xiàn)的平均電平。a)波形值分組首先預(yù)置兩個狀態(tài)出現(xiàn)(s,1)與(s,1)的平均電平，買與男。需注意階躍脈沖中，僅有兩個狀態(tài)出現(xiàn)。買或本規(guī)范使用者另行指定：,或本規(guī)范使用者另行指定，其中ymm與ymm為波形y的最小與最大幅度值。根據(jù)y與平均電平值間的幅度差，將每個波形值y分給(s,I)或(s?1)。然后平均電平可通過計算分配給每個狀態(tài)出現(xiàn)的n的平均值更新。該過程持續(xù)進行直到n不再切換狀態(tài)出現(xiàn)，即平均電平不再發(fā)生變化。以上算法由下式給出：買=averagelevelof(s,1) 需要注意的時，不一定等于珊，y不一定等于螺。dir=-端cndifJIE(軍工)17I—2018其中Lx]為不大于x的最大整數(shù)。(s,1)的最短區(qū)間集合為：()進行以下步驟以計算(s?,1)的最短區(qū)間集合d=-endif其中Lx]為不大于x的最大整數(shù)。如果存在兩個或以上的連續(xù)區(qū)間都滿足最短區(qū)間集合的要求，那么選擇第一個作為最短區(qū)間。如果本規(guī)范的使用者使用了一個與此處不同的最短區(qū)間集合判定標(biāo)準(zhǔn)，那么使用者應(yīng)指出具體所用標(biāo)準(zhǔn)的出處。c)計算狀態(tài)一般用最短區(qū)間集合內(nèi)所有值的平均值來估計每個狀態(tài)的電平[3]。s?的電平使用下式計算：s?的電平使用下式計算：5.75)。那么,h=[11/2]+1=6,且對應(yīng)差集合58-10,60-45,62-50,63-53,65-56.75-58中的最小差為9,對應(yīng)區(qū)間為(56.65),即為最短區(qū)間。該最短A.1.3其他方法A.1.3.1峰值幅度確定單個過渡波形或單個脈沖波形的最大峰值與最小峰值：HE(軍工I171—2018a)取最小峰值作為低狀態(tài)或者第一狀態(tài)電平。b)取最大峰值作為高狀態(tài)或者第二狀態(tài)電平。這種算法最適于狀態(tài)電平的持續(xù)時間可忽略或相對較短的波形的分析中對于單過渡波形。確定初始時刻及終止時刻的值。取初始時刻與最終時刻對應(yīng)值中更小的作為低狀態(tài)或者第一狀態(tài)電平：取兩者中更大的值，作為高狀態(tài)或者第二狀態(tài)電對單脈沖波形，通過初始(最終)時刻方法僅能確定兩個狀態(tài)電平中的一個。對正脈沖波形?？蓪⒃撝底鳛榈蜖顟B(tài)或者第一狀態(tài)電平。對負(fù)脈沖波形可取該值作為高狀態(tài)或者第二狀態(tài)電平。A.1.3.3用戶定義該方法基于本規(guī)范使用者對于波形發(fā)生器特性提出的假設(shè)或預(yù)測而實現(xiàn)。這些假設(shè)與預(yù)測應(yīng)基于波形發(fā)生器電路模型、波形發(fā)生器與負(fù)載(測量儀器)之間的相互作用之前觀察的認(rèn)知而提出?；谶@些信息，本規(guī)范的使用者可給出波形低電平或高電平的A.1.3.4使用其它波形時窗在根據(jù)一個波形計算某個特定參數(shù)時，若該波形所包含的信息不足以支撐計算時。則需要兩個或更多的波形時窗。例如，在計算過液特續(xù)時間時，如果波形沒有在一個較短的波形時窗內(nèi)穩(wěn)定到其最終或初始狀態(tài)，過渡持續(xù)時間就無法計算：具有更長時窗的波形不具有準(zhǔn)確計算過渡持續(xù)時間所需的時域分辨力時，那么計算過渡持續(xù)時間就需要兩個或更多的時窗。最少需要兩個波形，一個或以上具有長時窗，從中可獲得狀態(tài)電平，一個具有短時窗，從中可計算脈沖持續(xù)時間。a)確定所用的波形時窗，Ei,E?以及可能的Ej。如低狀態(tài)與高狀態(tài)需要從不同波形中計算，則需要三個波形。b)采集波形，從中可確定低狀態(tài)與高狀態(tài)。c)使用本規(guī)范使用者指定的方法來計算合適波形的低狀態(tài)與高狀態(tài)。這樣確定的低狀態(tài)與高狀態(tài)即為波形的低狀態(tài)與高狀態(tài)。該方法需要產(chǎn)生階躍脈沖的脈沖發(fā)生器可工作在如下的模式：能提供兩個直流(de)電平，一個對應(yīng)被測脈沖的低狀態(tài)，另一個對應(yīng)同一個脈沖的高狀態(tài)。此外，這些de電平將供應(yīng)到同樣的連接器，在此處脈沖被輸出且電平可被唯一選擇。a)設(shè)置脈沖發(fā)生器，使其輸出de電平等于脈沖低狀態(tài)電平。b)采集此低狀態(tài)電平的波形，并使用本規(guī)范使用者指定方法計算其值，所得結(jié)果即為波形的低狀態(tài)。A=level(s)-level(s)!A=leve!(s)-level(s?)| yw與y—m與，對應(yīng)的兩個連續(xù)波形值50%參考電平時刻的那個ated與90%參考電平。e)使用A4所述算法對d)中確定的參考電平計算參考電平時刻m以及狀態(tài)(高狀態(tài))的上(下)狀態(tài)邊界時的最后時刻，如果m等于或小于正向(負(fù)向)過波中n(?)的上狀態(tài)邊界，那么過渡前畸—渡前畸變區(qū)域中最大波形值如果yum等于或大于正向(負(fù)向)過渡中n(?)的下狀態(tài)邊界，那么過渡前畸Um—過渡前畸變區(qū)域的下沖值使用A4中所述算法。計算出現(xiàn)在ts之狀態(tài)(低狀態(tài))的下(上)狀態(tài)邊界時的最初時刻，u:定義過液后畸變區(qū)域為1sm與+3(mm之間的區(qū)變區(qū)域中的過沖0為0,否則使用下式計算過渡后畸變區(qū)域的百分比過沖：計算參考電平時刻m以及tias,將用于e)e)使用下式，生成梯形參考波形().w——波形畸變min(…)—返回中括號中最大值的運算n—波形的離散時間序數(shù)JHE(至工)171-2018c)確定指定狀態(tài)(通常為狀態(tài)2)的狀態(tài)邊界。立持續(xù)時間e)指定時刻加Pro,以及與其對應(yīng)的波形采樣序數(shù)。L,此時刻為過渡建立誤其中k為1或者2,取決于步驟b)中選擇的狀態(tài)電平為s或x。c)使用A4中算法計算步驟a)中所選波形的正向(負(fù)向)過渡的x%參考電平對T=|t-ulc)選擇參考電平，通常使用yosd)使用A4中算法計算兩個波形中一個脈沖的正向(負(fù)向)過渡的參考電平對TthA.12.1方法1一(或第二)過渡的y參考電平對應(yīng)的參考電平時刻T?-izw-hA.12.2方法2b)根據(jù)A.11算法計算波形周期。T?=T-Tpc)對五個(或本規(guī)范使用者指定個數(shù))波形點進行拋物線(或本規(guī)范使用者指定方法)擬合，其中第三個(中間)點為步驟b)中確定的最大波形值。b)計算廷時To,為不同波形tsm;之間的差。lmdm—一個波形的50%參考電平時刻。HE[軍工I17I—20184c)使用下述方法確定步驟b)中所得值的標(biāo)準(zhǔn)偏差0M——獨立測量的次數(shù)m參數(shù)第1次測量的值e)使用A.17.1.1中方法確定步驟b)中所得值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。需要確定儀器自身的抖動快速過渡M——波形的個數(shù)m——波形序數(shù)k——波形采樣序數(shù)—正后的標(biāo)準(zhǔn)偏差(修正后的觸發(fā)抖動)r—從儀器所得值的ms波動S—信號過渡中的瞬時斜率e)使用死確定電平n與v(每C—儀器相對料動a)進行A.18.1中的步驟a)到步驟sb)對感興趣參數(shù)進行A.18.2中的步驟8典型波形實例MF(軍工)171-2018B.1.8指數(shù)脈沖波形指數(shù)脈沖波形可由下式定義：其中b為第一過渡的時間常數(shù)，c為第二過渡的時間常數(shù)。B.2復(fù)合波形實例復(fù)合波形可由有限數(shù)量的單個階躍波形連接或相加生成，本節(jié)給出一些常見的復(fù)合波形實例。B.2.1雙脈沖波形兩個在時間上相鄰、具有同樣極性的脈沖波形相加，可看作單個波形或以單個波形對待，如圖B.9所示。B.2.2雙極性波形兩個在時間上相鄰、具有不同極性的脈沖波形相加，可看作單個波形或以單個波形對待。如圖B.10所示。結(jié)合圖B.10可以明確狀態(tài)順序的含義，圖中狀態(tài)的順序為r,sj,S,。三狀態(tài)波形的狀態(tài)排序為(s,1)、(s,1)、(2,2)、B.2.3階梯波形階梯波形為有限個具有相同極性階躍波形的和。參考文獻[1]PAULTER,NG.Theffetofhistogramsizonhistogram-derivIEETransactiononastrumenrationandMeasrememn,Volume47,June199[2]SOLOMON,0.M,LARSON,D.R,PAULTER,NG.CouparisonAigorichmsboEsrimatetheLowandHighShateLeelofPudses.EEEInstrumentationand[3]HALE,P.D.ANDC.M.WANG,"Calculationofpulseparametersandpropagatiofuncertainty,"EEETransactionsonInstrumentationandMeasurement,vol.58,na.3,pp[4]HARTIGAN,J.A.ClusteringAlgorithms:Probabiliy&MathematicalSuNewJersey:JohnWiley&Sons,Ine,p.84,1975.[5]NISTSpeialPublication8I1,"GuidefortheUseofUnits(SD,"AmblerThompsonandBaryN.Taylor,Marc[6]IEEE100.TheAuhoriatieDicrionarIasiuteofElecricalandElectronicsEngineer,NJ,USA,Dec[7]270-2006IEEESrandandDefintionsforSelectedQuantitie,Unirs,andRelaiedTerms,WThSpecialAnenriontotheJrernationalSystemofUnisSL,InstiuteofEleetricalandEectronicsEnginers,N,USA,September2006[8]SII0-2002/EEEASTMSzandadforUseoftheImternarionalSystemofUnis(S):TheModernMerieSystem,InstituteofEletricalandElectronicsEngi[9]IEC60050(allparts),nternatiomalElecrorchnicalVocabuwlay(availableatshtpe//www.electropedi[10]ISOMECGuide98-3:2008,Uncernainyofmeasuremen-Part3:Gunid[11]ISOIECGuide99:2007,Inernariowalwcabuldayofmerology-Basie[12]ISO9000:2005,Qualiymamagemenrsystens-Fundamewiakan[13]ISO10012:2003,Measurementmanagementsystens-Reguiremensfor中文索引B波形延時(超前)-3.47波形周期采樣表示法CDF非重復(fù)性3.37峰峰值3.10GJ絕對值平均電平3.6.2M脈沖序列3.38P平均電平3.6.1Q欠脈沖3.33s時間區(qū)域3.16TWXYZ整周期3.46正向過渡3.27.3英文索引Aaperiodie…………3BCDFfluctuationGHIinitialinstant3.15.3nstantJL