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Pytest单元测试一例：u16采样值格式转换的错误

news 2025/10/14 11:02:07

1.一个失败的测试用例

def test_fft_in_selfmade_signal():freq_shutdown = 5000scale_max_in_g = 50(x, sig_h, sig_v, fullpath_of_file) = gp_xjtu_data.get_demo_data_in_u16()acc_in_std_h = [(int(xx)-int(32768))*scale_max_in_g*9.8/32768 for xx in sig_h]assert min(acc_in_std_h)/scale_max_in_g/9.8 == pytest.approx((int(min(sig_h))-int(32768))*scale_max_in_g*9.8/32768, 0.1), f"u16->fft(input_in_std_acc) error. min_ar should{min(acc_in_std_h)*50*9.8}, ref_value={(int(min(sig_h))-int(32768))*50*9.8/32768}" #fomula 1

这是一个pytest usecase.

输出：

AssertionError: u16->fft(input_in_std_acc) error. min_ar should-6711.779785156252, ref_value=-13.697509765625002

问题出在哪里？数据源没问题，已经校准过。

1.1 相关补充信息

get_demo_data_in_u16得到一组[0,65536]的采样信号。
零点在32768，下负上正，然后上下实际物理量的机制，ppk对应[-50,+50]。
- 50就是那个scale_max_in_g
acc_in_std_h 是打算将这个u16格式的数字采样序列转换为 $m/s^2$ 的国际单位制
然后我需要比对转换前后的一致性。

2.纠错

2.1 acc_in_std_h转换的对吗？

acc_in_std_h = [(int(xx)-int(32768))*scale_max_in_g*9.8/32768 for xx in sig_h]

感觉这一步似乎没有问题。

u16数据不能直接和差运算，因为会溢出。所以先转换为有符号int，再加减。
后续的缩放也没有问题。

2.2 assert有几个错误？

1. assert比较需要先对准同一个单位。我们看看对准的是什么：

lhs...物理意义是满量程的归一化值[-1~+1]

min(acc_in_std_h)/scale_max_in_g/9.8#acc是国际单位制的m/s^2。#除以9.8是换算为g#除以scale_max_in_g，是换算成了满量程的归一化值。

rhs.物理意义是acc国际单位制，不妥。决定向lhs的归一化形式靠拢

pytest.approx((int(min(sig_h))-int(32768))*scale_max_in_g*9.8/32768, 0.1)
# sig_h是原始采样值
# 首先变成有符号更大尺度的数字然后减去零点
# 然后这是变成了acc值。
# 所以此处有误。
# 因为acc值不足以很好地表征信噪比，所以，此处应该修改为：
pytest.approx((int(min(sig_h))-int(32768))*1/32768, 0.1)#上面的算是rhs也修改为[-1~+1]的满量程归一化形式。对吧？

用打印值验证一下：

#第一个打印值的物理意义是：acc*500,它没有实际含义。
{min(acc_in_std_h)*50*9.8}, 
#第二个打印值的物理意义是：acc,
ref_value={(int(min(sig_h))-int(32768))*50*9.8/32768}
#所以，第一个打印值应该是第二个打印值的近500倍，确切地说是490倍。#验算一下：
-6711.779785156252/490 == -13.697509765625002

3. 规避策略

凡是涉及到进制转换的代码。一律必须给出单位注释，打印值也要给出单位，比较需要给出等式的物理意义。修正后的代码：

def test_fft_in_selfmade_signal():freq_shutdown = 5000scale_max_in_g = 50(x, sig_h, sig_v, fullpath_of_file) = gp_xjtu_data.get_demo_data_in_u16()# acc_in_std_h unit:(ms^2 == 9.8*g)acc_in_std_h = [(int(xx)-int(32768))*scale_max_in_g*9.8/32768 for xx in sig_h]#lhs unit:[-1 ~ +1]lhs = min(acc_in_std_h)/scale_max_in_g/9.8#rhs unit:[-1 ~ +1]rhs = (int(min(sig_h))-int(32768))*1.0/32768eps = 1e-5assert lhs == pytest.approx(rhs, eps), f"u16->fft (input_in_std_acc) error. 归一化值比对结果：lhs {lhs}, rhs={rhs}, 精度={eps}"