德思特干货丨如何使用SBench6软件对数字化仪采集信号进行处理？（二）——平均运算功能

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上一篇文章介绍了了德思特SBench 6为板卡式数字化仪提供的波形算术运算及直方图功能。本章将继续为大家SBench 6的平均运算功能。

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4?平均运算

平均运算是信号处理的常用工具，一般用于减少获取信号中噪声和非同步周期杂波的影响。这需要多次重复采集和稳定的触发机制。包括随机噪声在内的，与触发时序不同步的信号成分，其幅度在平均后会降低。降低的程度取决于波形特性以及参与到平均运算的采样次数。

在本文中使用的德思特SBench 6软件，能像大多数示波器那样，执行系综平均（Ensemble Averaging），在这种运算中，多次获取到的具有相同样本位置的信号会被放到一起做平均运算。当触发足够稳定，得到的平均值中，随机噪声成分会低于单次采样样本中的随机噪声成分。

求和平均

求和平均使用一定次数的采样样本，将相同触发位置的连续波形数据的直接相加，权重相等，然后取平均。当达到最大扫描次数时，平均过程要么停止，要么自动重置然后重新开始。图4展示了系综平均的实现方式。

图6：求和平均法

在图6中，假设箭头所指的就是第n点。每次采集的第n点的振幅值相加，然后将得数除以采集的次数，最终确定第n个点的平均值。这发生在获取组中的所有样点上。得到的平均波形与每个获取的波形具有相同数量的点。

平均处理同时适用于正常采集和分段采集模式。分段平均计算允许对多段采集到的波形数据进行平均。

可预期的改善

当信号被平均处理时，加性宽带高斯噪声将减小平均次数的平方根倍。因此，平均四次采得信号可以将信噪比提高到原来的2倍。同时，非同步周期信号也将在平均中减少。减少的程度取决于从多次采样之间干扰信号的相位变化。而与触发同步的信号干扰，如畸变失真的幅度则不会因平均而减少。

平均运行算应用实例

图7展示了一个有效运用平均的典型的实例。采集到的原始信号（左窗格）是一个具有加性垂直噪声的线性阻尼正弦波。由于噪声幅度是固定存在的，而正弦波的幅度会线性减小，最终，正弦波会消失在噪声中。通过对1024次采样数据进行平均，则可将信噪比提高到足以在整个波形中分辨出正弦波的程度。

图6：使用求和平均来提高信噪比的一个例子

求和系综平均法的主要限制在于：它需要多次重复的波形，并且需要有足够稳定的稳定的触发。

移动平均

移动平均，有时也被称为Boxcar平均、门控积分平均器或平滑，它会取用户设置数量的、对称分布在两侧的相邻样本的平均值。对于样本大小为5的情况，该平均过程的数学定义如下：

参与平均的样本点数量必须与波形中的变化周期相匹配，否则移动平均可能会降低窄区特征的幅度。

图7的左侧窗格展示了使用50个相邻样本进行移动平均的示例。相比起右窗格中显示的原始波形，明显更加平滑，噪声也得到了一定程度的消除。

图7：使用50个相邻样本点进行移动平均的一个例子

END

本篇文章为大家介绍了德思特SBench 6为板卡式数字化仪提供的平均运算功能。下一章将介绍快速傅立叶变换（FFT）功能。