CN110031229B - 一种马达带宽的测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及电子设备技术领域,公开一种马达带宽的测量方法及装置,包括:S1:获取负载马达的初始马达模型参数;S2:根据初始马达模型参数获取负载马达的位移均衡器参数,根据位移均衡器参数获取用于测试负载马达性能的测试信号,根据测试信号生成新的马达模型参数;S3:判断新的马达模型参数是否满足预设要求,若满足,则根据生成新的马达模型参数的测试信号获取用于表征马达位移水平的马达特征物理量,根据马达特征物理量获取负载马达的带宽;若不,将新的马达模型参数作为初始马达模型参数,并重复步骤S2直至新的马达模型参数满足预设要求。本发明提供的马达带宽的测量方法及装置能在降低马达带宽测量难度的同时提高测量精确度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电子设备技术领域,特别涉及一种马达带宽的测量方法及装置。
背景技术
以智能手机、平板电脑等电子设备为载体,触控反馈功能给用户带来了多层次、多维度的触控交互体验。典型的包括:短消息、来电通知相关的振感体验;闹钟,日历带来的时间提醒振感体验;低电量的提醒振感体验;与电影和游戏情节相关的振感体验。线性马达是提供触控反馈功能的核心器件,随着触感效果设计的要求不断提高,需要对线性马达本身的性能有更深入和准确的认识。在许多电影和游戏中,根据具体情节的需要,触感体验的丰富和逼真程度主要由振动强度和振动频率决定,因此在多种线性马达的选择比较过程中应该对线性马达的宽频信号响应能力进行重点考查。线性马达带宽是一种客观公正的马达宽频响应能力量化指标。具体地讲,如果对于连续频率范围内、幅度不超过最大限制的激励信号,马达振子的动态位移有效值或峰值都可以稳定地维持在一个目标水平,那么这个频率范围上限和下限之差就是线性马达参考目标位移水平的带宽。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题:马达振子封装于马达的外壳之中,无法直接测量马达振子的动态位移,使得马达带宽的测量难度增大;线性马达在长时间信号激励下会发热,导致马达参数变化脱离线性工作区,使得马达的频率响应模型不再是线性系统,从而导致马达带宽的测量精确度不高。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种马达带宽的测量方法及装置,其能够降低马达带宽测量难度的同时提高测量精确度。
为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种马达带宽的测量方法,包括以下步骤:S1:获取负载马达的初始马达模型参数;S2:根据所述初始马达模型参数获取所述负载马达的位移均衡器参数,根据所述位移均衡器参数获取用于测试所述负载马达性能的测试信号,根据所述测试信号生成新的马达模型参数;S3:判断所述新的马达模型参数是否满足预设要求,若满足,则根据生成所述新的马达模型参数的所述测试信号获取用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,根据所述马达特征物理量获取所述负载马达的带宽;若不满足,则将所述新的马达模型参数作为初始马达模型参数,并重复步骤S2直至所述新的马达模型参数满足预设要求。
本发明的实施方式还提供了一种马达带宽的测量装置,包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述的马达带宽的测量方法。
本发明实施方式相对于现有技术而言,获取负载马达的初始马达模型参数,并根据初始马达模型参数获取负载马达的位移均衡器参数,然后根据位移均衡器参数获取用于测试负载马达性能的测试信号,再根据测试信号生成新的马达模型参数,在判断新的马达模型参数不满足预设要求时,将所述新的马达模型参数作为初始马达模型参数,并再次根据初始马达模型参数获取新的位移均衡器参数以生成新的马达模型参数,重复这一过程直至所述新的马达模型参数满足预设要求,使得能够通过迭代的参数建模和位移均衡方法,极大的改善在不同频点的位移差异造成的马达参数估计误差,提高了马达带宽测量的精确度,避免了“线性马达在长时间信号激励下会发热,导致马达参数变化脱离线性工作区,使得马达的频率响应模型不再是线性系统,从而导致马达带宽的测量精确度不高”的情况的发生;在新的马达模型参数满足预设要求后,根据生成所述新的马达模型参数的所述测试信号获取用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,再根据所述马达特征物理量获取所述负载马达的带宽,使得可以基于用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,间接实现马达振子动态位移的测量,降低了马达带宽的测量难度,避免了“马达振子封装于马达的外壳之中,无法直接测量马达振子的动态位移,使得马达带宽的测量难度增大”的情况的发生。
另外,所述步骤S1中的初始马达模型参数,根据以下方式生成:使用恒定幅度的扫频信号激励所述负载马达,实测所述负载马达的输入信号与输出信号;将实测的所述输入信号与所述输出信号进行建模优化处理,获取所述初始马达模型参数。
另外,所述扫频信号具体为:离散变频信号或连续变频信号。
另外,所述测试信号包括用于激励所述负载马达的激励信号、所述负载马达的位移信号;所述步骤S2中的根据所述位移均衡器参数获取用于测试所述负载马达性能的测试信号,具体包括:根据所述位移均衡器参数设置位移均衡器;根据所述位移均衡器获取所述激励信号;将所述激励信号输入所述负载马达,获取所述位移信号。通过位移均衡器获取激励信号可以使负载马达位移频率响应传输函数之后总的频率响应更加平坦。
另外,所述根据所述位移均衡器获取所述激励信号,具体包括:预设测量频率列表,其中,所述测量频率列表中包括多个单频信号;将多个所述单频信号分别初始化为多个单位幅度,并将多个所述单位幅度拼接形成测量频率信号;将所述测量频率信号输入所述位移均衡器中,获取所述激励信号。通过此种方式使得完整的激励信号可以一次性输入负载马达进行测量,避免了逐点单频输入信号的测试方式,在操作层面提高了测试效率。
另外,所述预设测量频率列表,具体包括:预设所述激励信号的频率起点、频率终点以及相邻频点之间的间隔,其中,在所述负载马达谐振点附近的相邻频点的间隔小,在远离谐振点的相邻频点的间隔大。在测量频段范围内采用非均匀密度的频点布设方法,在保留重要信息的同时减少了需要测量频点的总数目,进一步提高了测试效率。
另外,所述获取所述位移信号,具体包括:获取所述负载马达的加速度信号、所述负载马达的马达振子质量、马达负载质量以及所述激励信号的角频率;根据所述负载马达的加速度信号、所述负载马达的马达振子质量以及马达负载质量获取马达振子的加速度信号;根据所述马达振子的加速度信号及所述激励信号的角频率,获取所述马达振子的位移信号。
另外,所述马达振子的加速度信号通过以下公式获取:A1/A2=m2/m1;所述马达振子的位移信号通过以下公式获取:A1=ω2D1;其中,所述A1为所述马达振子的加速度信号,所述A2为所述负载马达的加速度信号,所述m1为所述马达振子的质量,所述m2为所述负载马达的质量,所述ω为所述激励信号的角频率,所述D1为所述马达振子的位移信号。
另外,所述步骤S3中的根据生成所述马达模型参数的所述测试信号获取用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,根据所述马达特征物理量获取所述负载马达的带宽,具体包括:根据所述位移信号获取所述马达的振子位移频率响应曲线;将所述振子位移频率响应曲线的带宽上限频率减去所述振子位移频率响应曲线的带宽下限频率,获取所述负载马达的带宽。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式提供的马达带宽的测量方法的流程图;
图2是根据本发明第一实施方式提供的测试信号获取方法的流程图;
图3是根据本发明第一实施方式提供的负载马达位移水平的振子位移频率响应曲线;
图4是根据本发明第一实施方式提供的负载马达位移水平带宽的实际测试结果图;
图5是根据本发明第二实施方式提供的马达带宽的测量方法的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明各实施方式中,为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种马达带宽的测量方法,具体流程如图1所示,包括以下步骤:
S1:获取负载马达的初始马达模型参数。
关于步骤S1,具体的说,所述初始马达模型参数通过以下方式生成:使用恒定幅度的扫频信号激励所述负载马达,实测所述负载马达的输入信号与输出信号;将实测的所述输入信号与所述输出信号进行建模优化处理,获取所述初始马达模型参数。可以理解的是,在本实施方式中,扫频信号可以通过扫频信号发生器产生,扫频信号发生器是指信号发生器的一种,它所产生的信号频率能随时间作线性变化,而幅度则基本恒定。扫频信号发生器广泛应用于频谱分析仪、跟踪接收机和系统频率响应特性的测量中。产生扫频信号的方法可分为模拟扫频和合成扫频。模拟扫频常用电调谐或磁调谐,返波管振荡器、电调磁控管振荡器和变容二极管调谐晶体管振荡器等为电调谐。合成扫频则采用频率合成技术与模报扫频技术相结合得到高稳定度、高准确度和低相位噪声的扫频信号。值得一提的是,本实施方式中的扫频信号可以是离散变频信号,也可以是连续变频信号。
S2:根据初始马达模型参数获取负载马达的位移均衡器参数,根据位移均衡器参数获取用于测试负载马达性能的测试信号,根据测试信号生成新的马达模型参数。
关于步骤S2,具体的说,根据初始马达模型参数设置位移均衡器,可以使位移均衡器级联马达位移频率响应传输函数之后总的频率响应更加平坦。所述测试信号包括用于激励所述负载马达的激励信号、所述负载马达的位移信号,为了便于理解,如图2所示,上述根据所述位移均衡器参数获取用于测试所述负载马达性能的测试信号,具体包括:
S201:根据位移均衡器参数设置位移均衡器。
关于步骤S201,具体的说,位移均衡器本质是一个滤波器,是一种可以分别调节各种频率成分电信号放大量的电子设备,通过对各种不同频率的电信号的调节来补偿扬声器和声场的缺陷,补偿和修饰各种声源及其它特殊作用,一般调音台上的均衡器仅能对高频、中频、低频三段频率电信号分别进行调节。
S202:根据位移均衡器获取激励信号。
关于步骤S202,具体的说,所述激励信号通过以下方式获取:预设测量频率列表,其中,所述测量频率列表中包括多个单频信号;将多个所述单频信号分别初始化为多个单位幅度,并将多个所述单位幅度拼接形成测量频率信号;将所述测量频率信号输入所述位移均衡器中,获取所述激励信号。通过此种方式使得完整的激励信号可以一次性输入负载马达进行测量,避免了逐点单频输入信号的测试方式,在操作层面提高了测试效率。
值得一提的是,所述预设测量频率列表,具体包括:预设所述激励信号的频率起点、频率终点以及相邻频点之间的间隔,其中,在所述负载马达谐振点附近的相邻频点的间隔小,在远离谐振点的相邻频点的间隔大。在测量频段范围内采用非均匀密度的频点布设方法,在保留重要信息的同时减少了需要测量频点的总数目,进一步提高了测试效率。
S203:将激励信号输入负载马达,获取位移信号。
关于步骤S203,具体的说,所述位移信号可以通过以下方式获取:获取所述负载马达的加速度信号、所述负载马达的马达振子质量、马达负载质量以及所述激励信号的角频率;根据所述负载马达的加速度信号、所述负载马达的马达振子质量以及马达负载质量获取马达振子的加速度信号;根据所述马达振子的加速度信号及所述激励信号的角频率,获取所述马达振子的位移信号。以基于稳态振动中位移与加速度的计算关系,间接实现动态位移的测量,降低了负载马达带宽的测量难度。可以理解的是,所述马达振子的加速度信号可以通过以下公式获取:A1/A2=m2/m1;所述马达振子的位移信号可以通过以下公式获取:A1=ω2D1;其中,所述A1为所述马达振子的加速度信号,所述A2为所述负载马达的加速度信号,所述m1为所述马达振子的质量,所述m2为所述负载马达的质量,所述ω为所述激励信号的角频率,所述D1为所述马达振子的位移信号。
S3:判断新的马达模型参数是否满足预设要求,若满足,则执行步骤S4;若不满足,则将新的马达模型参数作为初始马达模型参数,并返回步骤S2。
关于步骤S3,具体的说,所述判断所述新的马达模型参数是否满足预设要求,可以为判断所述新的马达模型参数是否参数收敛,即新的马达模型参数与初始马达模型参数的偏差是否在允许范围内。
S4:根据生成新的马达模型参数的测试信号获取用于表征马达位移水平的马达特征物理量,根据马达特征物理量获取负载马达的带宽。
关于步骤S3,具体的说,所述根据生成所述新的马达模型参数的所述测试信号获取用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,根据所述马达特征物理量获取所述负载马达的带宽,具体包括:根据所述位移信号获取所述马达的振子位移频率响应曲线;将所述振子位移频率响应曲线的带宽上限频率减去所述振子位移频率响应曲线的带宽下限频率,获取所述负载马达的带宽。即完成各频率参考目标(即负载马达)位移水平的动态位移峰值测量之后,可以得到如图3所示的参考目标位移水平的振子位移频率响应曲线,从图3可以计算出参考目标位移水平的马达带宽。
为了便于理解,下面对本实施方式中基于迭代参数建模方法测量参考目标位移水平的位移频率响应曲线的流程进行具体说明:
第1步,使用恒定幅度的扫频信号激励马达,将实际测得的输入信号与输出信号输入到建模优化算法,获得马达模型参数的数值。扫频信号可以是离散变频的信号,也可以是连续变频的信号。
第2步,根据马达模型参数设置位移均衡器的参数,目标是位移均衡器级联马达位移频率响应传输函数之后总的频率响应更加平坦。位移均衡器本质是一个滤波器,本发明不对它的阶数,结构做任何限制。
第3步,将测量频率列表中的每个单频信号初始化为单位幅度,然后依次拼接形成一个完整的信号,将这个完整信号输入位移均衡器,得到马达的激励信号。经过位移均衡器的处理的激励信号输入马达后,马达在各频点的位移会尽最大可能达到目标位移水平。
第4步,马达必须带负载工作,负载可以是手机或者工装,而加速度计则是测量马达负载的加速度值。激励信号输入马达,同步测量马达负载的加速度信号。已知马达振子质量和马达负载质量分别是m1和m2,马达振子的加速度与马达负载加速度分别是A1和A2,那么有A1/A2=m2/m1。假设马达振子的位移是D1,在激励信号是角频率为ω的正弦信号的情况下,有关系式A1=ω2D1,由此可以计算得到马达振子的稳态位移峰值。
第5步,将实际测得的激励信号数据与位移信号数据输入建模优化算法,可以获得新的马达模型参数。如图4所示,选择已经产品化的线性马达验证本实施方式提出的马达带宽评测方法有效性。已知线性马达的振子极限位移是0.8毫米,实验中设置马达振子的目标位移水平是0.6毫米。图4给出了参考目标位移水平带宽的测试结果,带宽下限频率是128赫兹(Hz),带宽上限频率是161Hz,因此目标位移水平定义的带宽是33Hz。
本发明实施方式相对于现有技术而言,获取负载马达的初始马达模型参数,并根据初始马达模型参数获取负载马达的位移均衡器参数,然后根据位移均衡器参数获取用于测试负载马达性能的测试信号,再根据测试信号生成新的马达模型参数,在判断新的马达模型参数不满足预设要求时,将所述新的马达模型参数作为初始马达模型参数,并再次根据初始马达模型参数获取新的位移均衡器参数以生成新的马达模型参数,重复这一过程直至所述新的马达模型参数满足预设要求,使得能够通过迭代的参数建模和位移均衡方法,极大的改善在不同频点的位移差异造成的马达参数估计误差,提高了马达带宽测量的精确度,避免了“线性马达在长时间信号激励下会发热,导致马达参数变化脱离线性工作区,使得马达的频率响应模型不再是线性系统,从而导致马达带宽的测量精确度不高”的情况的发生;在新的马达模型参数满足预设要求后,根据生成所述新的马达模型参数的所述测试信号获取用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,再根据所述马达特征物理量获取所述负载马达的带宽,使得可以基于用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,间接实现马达振子动态位移的测量,降低了马达带宽的测量难度,避免了“马达振子封装于马达的外壳之中,无法直接测量马达振子的动态位移,使得马达带宽的测量难度增大”的情况的发生。
上面各种方法的步骤划分,只是为了描述清楚,实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分,分解为多个步骤,只要包括相同的逻辑关系,都在本发明的保护范围内;对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计,但不改变其算法和流程的核心设计都在该发明的保护范围内。
本发明第二实施方式涉及一种马达带宽的测量装置,如图5所示,包括:
至少一个处理器201;以及,
与所述至少一个处理器201通信连接的存储器202;其中,
所述存储器202存储有可被所述至少一个处理器201执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器201执行,以使所述至少一个处理器201能够执行如第一实施方式中的马达带宽的测量方法。
其中,存储器202和处理器201采用总线方式连接,总线可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线将一个或多个处理器201和存储器202的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件,也可以是多个元件,比如多个接收器和发送器,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器201处理的数据通过天线在无线介质上进行传输,进一步,天线还接收数据并将数据传送给处理器201。
处理器201负责管理总线和通常的处理,还可以提供各种功能,包括定时,外围接口,电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器202可以被用于存储处理器201在执行操作时所使用的数据。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本发明的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (8)
1.一种马达带宽的测量方法,其特征在于,包括:
S1:获取负载马达的初始马达模型参数;
S2:根据所述初始马达模型参数获取所述负载马达的位移均衡器参数,根据所述位移均衡器参数获取用于测试所述负载马达性能的测试信号,根据所述测试信号生成新的马达模型参数;所述测试信号包括用于激励所述负载马达的激励信号、所述负载马达的位移信号,获取所述测试信号具体包括:
根据所述位移均衡器参数设置位移均衡器;
根据所述位移均衡器获取所述激励信号,所述根据所述位移均衡器获取所述激励信号包括:预设测量频率列表,其中,所述测量频率列表中包括多个单频信号;将多个所述单频信号分别初始化为多个单位幅度,并将多个所述单位幅度拼接形成测量频率信号;
将所述测量频率信号输入所述位移均衡器中,获取所述激励信号;
将所述激励信号输入所述负载马达,获取所述位移信号;
S3:判断所述新的马达模型参数是否满足预设要求,若满足,则根据生成所述新的马达模型参数的所述测试信号获取用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,根据所述马达特征物理量获取所述负载马达的带宽;若不满足,则将所述新的马达模型参数作为初始马达模型参数,并重复步骤S2直至所述新的马达模型参数满足预设要求。
2.根据权利要求1所述的马达带宽的测量方法,其特征在于,所述步骤S1中的初始马达模型参数,根据以下方式生成:
使用恒定幅度的扫频信号激励所述负载马达,实测所述负载马达的输入信号与输出信号;
将实测的所述输入信号与所述输出信号进行建模优化处理,获取所述初始马达模型参数。
3.根据权利要求2所述的马达带宽的测量方法,其特征在于,所述扫频信号具体为:离散变频信号或连续变频信号。
4.根据权利要求1所述的马达带宽的测量方法,其特征在于,所述预设测量频率列表,具体包括:预设所述激励信号的频率起点、频率终点以及相邻频点之间的间隔,其中,在所述负载马达谐振点附近的相邻频点的间隔小,在远离谐振点的相邻频点的间隔大。
5.根据权利要求1所述的马达带宽的测量方法,其特征在于,所述获取所述位移信号,具体包括:
获取所述负载马达的加速度信号、所述负载马达的马达振子质量、马达负载质量以及所述激励信号的角频率;
根据所述负载马达的加速度信号、所述负载马达的马达振子质量以及马达负载质量获取马达振子的加速度信号;
根据所述马达振子的加速度信号及所述激励信号的角频率,获取所述马达振子的位移信号。
6.根据权利要求5所述的马达带宽的测量方法,其特征在于,所述马达振子的加速度信号通过以下公式获取:
A1/A2=m2/m1;
所述马达振子的位移信号通过以下公式获取:
A1=ω2D1;
其中,所述A1为所述马达振子的加速度信号,所述A2为所述负载马达的加速度信号,所述m1为所述马达振子的质量,所述m2为所述负载马达的质量,所述ω为所述激励信号的角频率,所述D1为所述马达振子的位移信号。
7.根据权利要求1所述的马达带宽的测量方法,其特征在于,所述步骤S3中的根据生成所述马达模型参数的所述测试信号获取用于表征所述马达位移水平的马达特征物理量,根据所述马达特征物理量获取所述负载马达的带宽,具体包括:
根据所述位移信号获取所述马达的振子位移频率响应曲线;
将所述振子位移频率响应曲线的带宽上限频率减去所述振子位移频率响应曲线的带宽下限频率,获取所述负载马达的带宽。
8.一种马达带宽的测量装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及,
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一所述的马达带宽的测量方法。
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