CN113311226B - 振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介质，振动电机的谐振频率检测方法包括：采用电压驱动信号驱动振动电机振动；获取振动电机振动后的第一电流反馈信号与第二电流反馈信号，第二电流反馈信号与第一电流反馈信号之间的时间差与电压驱动信号的第一周期时长之间的比值为自然数，且比值大于或等于1；获取第二电流信号与第一电流信号的差值信号；根据差值信号的频率获取谐振频率。本发明在第一电流信号和第二电流信号相差一个周期以上即可完成谐振频率的检测，即最快可在电压驱动信号的2个周期内完成谐振频率的检测，检测效率高。

Description

振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介质

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种振动电机的谐振频率检测方法、 装置、终端设备及存储介质。

背景技术

振动电机广泛应用于终端设备的各种振动场合，随着终端设备中的应用 对振动效果的需求，往往需要振动电机能够准确的还原目标波形，而由于振 动电机通常谐振频率不一致会导致在相同的控制信号的作用下，输出的振动 反馈不一致，因此需要对振动电机的谐振频率进行检测。振动电机的谐振频 率的检测方式一般通过施加扫频信号或者单频激励达到峰值后再进行检测， 明显耗时长。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种振动电机的谐振频率检测方法、装置、 终端设备及存储介质，旨在提高谐振频率的检测效率。

为实现上述目的，本发明提供一种振动电机的谐振频率检测方法，所述 振动电机的谐振频率检测方法包括：

采用电压驱动信号驱动所述振动电机振动；

获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信 号，所述第二电流反馈信号与所述第一电流反馈信号之间的时间差与所述电 压驱动信号的第一周期时长之间的比值为自然数，且所述比值大于或等于1；

获取所述第二电流信号与所述第一电流信号的差值信号；

根据所述差值信号的频率获取所述谐振频率。

可选地，所述根据所述差值信号的频率获取所述谐振频率的步骤包括：

获取所述差值信号的第二周期时长；

根据所述第二周期时长确定所述差值信号的频率；

将所述差值信号的频率作为所述谐振频率。

可选地，所述获取所述差值信号的第二周期时长的步骤包括：

获取所述差值信号中两个目标正向过零时刻或者两个目标负向过零时刻 的第一差值；

根据所述第一差值确定所述差值信号的第二周期时长。

可选地，所述获取所述差值信号的第二周期时长的步骤包括：

获取所述差值信号的两个目标正向峰值时刻或者两个目标负向峰值时刻 的第二差值；

根据所述第二差值确定所述差值信号的第二周期时长。

可选地，所述获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二 电流反馈信号的步骤之前，还包括：

获取驱动电压信号的角频率；

根据所述角频率获取所述驱动电压信号的所述第一周期时长。

可选地，所述获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二 电流反馈信号的步骤包括：

获取当前时间点采集的所述振动电机的第一电流反馈信号；

在所述时间差后，采集所述振动电机的第二电流反馈信号。

可选地，所述获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二 电流反馈信号的步骤包括：

获取所述振动电机连接的电流检测装置检测到的第一电流信号和第二电 流信号，所述电流检测装置与所述振动电机的绕组连接；

对所述第一电流信号进行低通滤波处理得到所述第一电流反馈信号，并 对所述第二电流信号进行低通滤波处理得到所述第二电流反馈信号。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种振动电机的谐振频率检测装 置，其特征在于，所述振动电机的谐振频率检测装置包括存储器以及处理器， 所述存储器用于存储振动电机的谐振频率检测程序，所述存储器中的振动电 机的谐振频率检测程序被所述处理器执行时实现如以上任一项所述的振动电 机的谐振频率检测方法。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种终端设备，所述终端设备包 括：

振动电机；

如以上所述的振动电机的谐振频率检测装置，所述振动电机的控制装置 用于在振动电机振动过程中检测振动电机的谐振频率。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其特 征在于，所述计算机可读存储介质上存储有振动电机的谐振频率检测程序， 所述振动电机的谐振频率检测程序被处理器执行时实现如以上任一项所述的 振动电机的谐振频率检测方法的步骤。

本发明提出的振动电机的谐振频率检测方法、装置、终端设备及存储介 质，该方案采用电压驱动信号驱动所述振动电机振动，并获取振动电机振动 后的第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信号的差值信号，根据所述差值 信号的频率即可获取所述谐振频率，故在第一电流信号和第二电流信号相差 一个周期以上即可完成谐振频率的检测，即最快可在电压驱动信号的2个周 期内完成谐振频率的检测，检测效率高。

附图说明

图1为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的装置的硬件架构示意 图；

图2为本发明振动电机的谐振频率检测方法的示例性实施例一的流程示 意图；

图3为本发明振动电机的谐振频率检测方法的示例性实施例二的流程示 意图；

图4为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的算法的算法框图；

图5为第二电流反馈信号与所述第一电流反馈信号之间的时间差与所述 电压驱动信号的第一周期时长之间的比值为1时的差值信号的示意图；

图6为第二电流反馈信号与所述第一电流反馈信号之间的时间差与所述 电压驱动信号的第一周期时长之间的比值为3时的差值信号的示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说 明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。

现有的谐振频率的检测方法以离线为主，对振动电机施加的激励信号一 般为预设的特定宽频信号，该特定的宽频信号往往需要特性明显，与振动电 机正常的激励信号有明显的区别，故现有的谐振频率检测方法仅能应用于离 线检测的场景，即在振动未进行正常的振动反馈过程中，向振动电机施加特 定的激励信号，以检测谐振频率。

本申请公开的方案中，可应用于在线场景以及离线场景，以使得在振动 电机或者包括振动电机的终端设备在正常使用过程中能够进行谐振频率的检 测：

本方案可直接在振动电机的正常驱动过程中(即在线场景)检测第一电 流反馈信号和第二电流反馈信号，所述第二电流反馈信号与所述第一电流反 馈信号之间的时间差与所述电压驱动信号的第一周期时长之间的比值为自然 数，且所述比值大于或等于1，该比值可根据需要进行设定，获取第二电流信 号与所述第一电流信号的差值信号，并根据差值信号的频率来确定谐振频率， 整个过程可应用于振动电机的正常振动过程，整个调整过程并不影响振动电 机的正常驱动。

而本申请方案的离线检测过程中，则可在振动电机在未正常振动的情况 下，向振动电机施加预设的电压驱动信号，检测第一电流反馈信号和第二电 流反馈信号，所述第二电流反馈信号与所述第一电流反馈信号之间的时间差 与所述电压驱动信号的第一周期时长之间的比值为自然数，且所述比值大于 或等于1，该比值可根据需要进行设定，获取第二电流信号与所述第一电流信 号的差值信号，并根据差值信号的频率来确定谐振频率。

本领域技术人员可以选择性地进行在线检测谐振频率或者离线检测谐振 频率。

一个谐振频率为ω0的振动电机，当采用幅值为Um、角频率为ω的正弦 电压驱动时，对应的电压驱动信号的表征公式为：u＝U_msin(ωt)，则通过该电 压驱动信号驱动振动电机振动后，采集到的电流反馈信号为：

中，I₁、I₀和τ根据振动电机的性能参数、 驱动电压的幅值和驱动电压的角频率确定。

对电流响应进行移相处理，得到错开一个激励电压周期后的电流响应为：

根据上式求取电流移相差值(差值信号)Δi(t)：

其中，

由上式可知，采用恒定幅值、恒定频率的正弦电压作为驱动电压信号激 励振动电机时，其电流移相差值(差值信号)的频率为谐振角频率、幅值随 时间呈指数函数衰减的正弦波，检测该正弦波的频率即可得到振动电机的谐 振频率。

参照图1，图1为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的装置的硬件 架构示意图。

如图1所示，本实施例涉及的振动电机的谐振频率检测装置可为终端设 备，也可为终端设备中的单个控制部件，如控制芯片。

本实施例中的振动电机的谐振频率检测装置可包括存储器110以及处理 器120，其中，存储器110，用于存储振动电机的谐振频率检测程序；处理器 120，用于执行存储器110中的振动电机的谐振频率检测程序。

存储器110中的振动电机的谐振频率检测程序被处理器120执行时实现 以下步骤：

采用电压驱动信号驱动所述振动电机振动；

获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信 号，所述第二电流反馈信号与所述第一电流反馈信号之间的时间差与所述电 压驱动信号的第一周期时长之间的比值为自然数，且所述比值大于或等于1；

获取所述第二电流信号与所述第一电流信号的差值信号；

根据所述差值信号的频率获取所述谐振频率。

参照图2，图2为本发明振动电机的谐振频率检测方法的示例性实施例一 的流程示意图，在本实施例中，所述振动电机的谐振频率检测方法包括：

步骤S10，采用电压驱动信号驱动所述振动电机振动；

本实施例公开的技术方案中，电压驱动信号可通过预先设定的角频率以 及幅值生成，在生成驱动电压信后，将驱动电压信号输入至振动电机；或者， 该驱动电压信号可通过预先保存的待还原信号得到，待还原信号可为电压驱 动信号，也可为振动强度信号，如加速度信号、速度信号、动量信号或者位 移信号，该振动强度信号可进行转换得到电压驱动信号。

本实施例公开的技术方案中，可先对电压驱动信号进行功率放大，然后 将功率放大后的电压驱动信号输入振动电机。

步骤S20，获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二电流 反馈信号，所述第二电流反馈信号与所述第一电流反馈信号之间的时间差与 所述电压驱动信号的第一周期时长之间的比值为自然数，且所述比值大于或 等于1；

在本实施例中，由于电压驱动信号可通过预先设定的角频率以及幅值生 成，则电压驱动信号的角频率是已知的，则可通过已知的角频率来获取电压 驱动信号的第一周期时长，即步骤S20之前，还包括：

获取驱动电压信号的角频率；

根据所述角频率获取所述驱动电压信号的所述第一周期时长。

对应地，驱动电压的角频率为ω，则驱动电压信号的第一周期时长为

在其他变形实施例中，电压驱动信号也可为预存的电压驱动信号或者通 过振动强度信号转换得到，可直接根据预存的电压驱动信号或者根据振动强 度信号转换得到的电压驱动信号获取第一周期时长，第一周期时长可根据相 邻正向过零点或者相邻负向过零点的时间间隔确定，也可通过相邻正向峰值 点或者相邻负向峰值点的时间间隔确定。

振动电机的电流反馈信号可通过设置于振动电机的绕组上的电流传感器 检测得到，对应地步骤S20包括：

获取所述振动电机连接的电流检测装置检测到的第一电流信号和第二电 流信号，所述电流检测装置与所述振动电机的绕组连接；

对所述第一电流信号进行低通滤波处理得到所述第一电流反馈信号，并 对所述第二电流信号进行低通滤波处理得到所述第二电流反馈信号。

通过低通滤波处理可以去除掉第一电流信号和第二电流信号中的毛刺信 号。

步骤S30，获取所述第二电流信号与所述第一电流信号的差值信号；

在本实施例中，第一电流反馈信号为i(t)，第二电流反馈信号为i(t+nT)， 则对应的差值信号为Δi(t)＝i(t)-i(t+nT)，nT第一电流反馈信号与第二电流反 馈信号之间的时间差，T为电压驱动信号的第一周期时长，第一周期时长为电 压驱动信号每个周期的持续时长，n为自然数且大于或等于1。

本实施例公开的技术方案中，nT要小于或等于电压驱动信号的持续时长。

对应地，本实施例中步骤S30包括：

获取当前时间点采集的所述振动电机的第一电流反馈信号；

在所述时间差后，采集所述振动电机的第二电流反馈信号。

步骤S40，根据所述差值信号的频率获取所述谐振频率。

信号的频率可通过信号的周期时长确定，则可通过确定差值信号的第二 周期时长来确定差值信号的频率，由于差值信号的频率与振动电机的谐振频 率相关，则可根据差值信号的频率获取所述谐振频率。

本实施例公开的技术方案中，采用电压驱动信号驱动所述振动电机振动， 并获取振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信号的差值 信号，根据所述差值信号的频率即可获取所述谐振频率，故在第一电流信号 和第二电流信号相差一个周期以上即可完成谐振频率的检测，即最快可在电 压驱动信号的2个周期内完成谐振频率的检测，检测效率高。

参照图3，基于实施例一提出本发明振动电机的谐振频率检测方法的实施 例二，在本实施例中，步骤S30包括：

步骤S31，获取所述差值信号的第二周期时长；

本实施例中差值信号的第二周期时长可通过相邻正向过零点或者相邻负 向过零点的时间间隔确定，也可通过相邻正向峰值点或者相邻负向峰值点的 时间间隔确定。

具体地，在一种实施方式中，步骤S31包括：

获取所述差值信号中两个目标正向过零时刻或者两个目标负向过零时刻 的第一差值；

根据所述第一差值确定所述差值信号的第二周期时长。

例如，差值信号两个目标正向过零时刻为t_v+1以及t_v+2，则对应的第二周 期时长t₂＝(t_v+2-t_v+1)/n，n为两个目标正向过零时刻之间相差的正向过零时刻 的数量加一；根据负向过零时刻的第一差值确定第二周期时长，同理，差值 信号两个目标正向过零时刻为t_v-1以及t_v-2，则对应的第二周期时长t₂＝(t_v-2 -t_v-1)/n，n为两个目标正向过零时刻之间相差的正向过零时刻的数量加一。

具体地，在另一实施方式中，步骤S31包括：

获取所述差值信号的相邻正向峰值时刻或者相邻负向峰值时刻的第二差 值；

根据所述第二差值确定所述差值信号的第二周期时长。

例如，差值信号两个目标正向峰值时刻为t_up+1以及t_up+2，则对应的第二周 期时长t₂＝(t_up+2-t_up+1)/n，n为两个目标正向峰值时刻之间相差的正向峰值时刻 的数量加一,根据负向峰值时刻确定第二周期时长，同理，差值信号两个目标 负向过零时刻为t_up-1以及t_up-2，则对应的第二周期时长t₂＝(t_up-2-t_up-1)/n，n为 两个目标负向峰值时刻之间相差的正向峰值时刻的数量加一。

步骤S32，根据所述第二周期时长确定所述差值信号的频率；

步骤S33，将所述差值信号的频率作为所述谐振频率。

在本实施例中，第一电流反馈信号为i(t)，第二电流反馈信号为i(t+nT)， 则对应的差值信号为Δi(t)＝i(t)-i(t+nT)，nT第一电流反馈信号与第二电流反 馈信号之间的时间差，T为电压驱动信号的第一周期时长，第一周期时长为电 压驱动信号每个周期的持续时长，n为自然数且大于或等于1，t₂为第二周期 时长，则对应的谐振频率为f₀＝1/t₂

本实施例公开的方案中，第一电流反馈信号与第二电流反馈信号可为至 少两个，即采集到多个电流反馈信号，对采集到的电流反馈信号两个求差得 到差值信号，获取每个差值信号的第二周期时长，对至少两个第二周期时长 求平均得到平均时长，根据平均时长获取差值信号的频率，根据获取到的频 率确定谐振频率；或者，可获取每个差值信号的频率，对获取到的各个频率 求平均值得到平均频率，将平均频率作为谐振频率。

可参照图4，图4为本发明振动电机的谐振频率检测方法涉及的算法的算 法框图，在振动电机的驱动过程中，即可根据采集到的第一电流反馈信号以 及第二电流反馈信号来确定谐振频率，并不影响振动电机正常的驱动过程， 即可实现在线检测谐振频率，并不需要进行离线检测。

如图5和图6所示，如下图所示，电压驱动信号的幅值为2V，频率为 170Hz，图5为错开1个控制电压周期的电流移相差值，读取其相邻的两个正 向过零时刻分别为0.02s、0.0257s，计算马达的谐振频率为176.5Hz，由图5 可见，本方案最快可在两个周期内完成谐振频率的检测，检测时间短、效率 高；图6为错开3个驱动电压信号周期(即3个第一周期时长)的电流移相 差值，对比图5可见，其幅值明显大于图5的电流移相差值的幅值，表明其具有更高的信噪比，从而可以提高马达谐振频率的检测精度。

本发明还提出一种振动电机的谐振频率检测装置，所述振动电机的谐振 频率检测装置包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储振动电机的谐振 频率检测程序，所述存储器中的振动电机的谐振频率检测程序被所述处理器 执行时实现如以上任一实施例所述的振动电机的谐振频率检测方法。

本发明还提出一种终端设备，所述终端设备包括：

振动电机；

如以上实施例所述的振动电机的谐振频率检测装置，所述振动电机的控 制装置用于在振动电机振动过程中检测振动电机的谐振频率。

本实施例中的振动电机可为线性谐振电机。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存 储有振动电机的谐振频率检测程序，所述振动电机的谐振频率检测程序被处 理器执行时实现如以上实施例所述的振动电机的谐振频率检测方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系 统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括 为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物 品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通 过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体 现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、 光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器， 被控终端，或者网络设备等)执行本发明每个实施例的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是 利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间 接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种振动电机的谐振频率检测方法，其特征在于，所述振动电机的谐振频率检测方法包括：

采用电压驱动信号驱动振动电机振动；

获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与第二电流反馈信号，所述第二电流反馈信号与所述第一电流反馈信号之间的时间差与所述电压驱动信号的第一周期时长之间的比值为自然数，且所述比值大于或等于1；

获取所述第二电流信号与所述第一电流信号的差值信号；

获取所述差值信号的第二周期时长；

根据所述第二周期时长确定所述差值信号的频率；

将所述差值信号的频率作为所述谐振频率，其中，所述所述根据所述差值信号的频率获取所述谐振频率的步骤包括：

获取所述差值信号中两个目标正向过零时刻或者两个目标负向过零时刻的第一差值；根据所述第一差值确定所述差值信号的第二周期时长；或者

获取所述差值信号的两个目标正向峰值时刻或者两个目标负向峰值时刻的第二差值；根据所述第二差值确定所述差值信号的第二周期时长。

2.如权利要求1所述的振动电机的谐振频率检测方法，其特征在于，所述获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信号的步骤之前，还包括：

获取驱动电压信号的角频率；

根据所述角频率获取所述驱动电压信号的所述第一周期时长。

3.如权利要求1所述的振动电机的谐振频率检测方法，其特征在于，所述获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信号的步骤包括：

获取当前时间点采集的所述振动电机的第一电流反馈信号；

在所述时间差后，采集所述振动电机的第二电流反馈信号。

4.如权利要求1所述的振动电机的谐振频率检测方法，其特征在于，所述获取所述振动电机振动后的第一电流反馈信号与所述第二电流反馈信号的步骤包括：

获取所述振动电机连接的电流检测装置检测到的第一电流信号和第二电流信号，所述电流检测装置与所述振动电机的绕组连接；

对所述第一电流信号进行低通滤波处理得到所述第一电流反馈信号，并对所述第二电流信号进行低通滤波处理得到所述第二电流反馈信号。

5.一种振动电机的谐振频率检测装置，其特征在于，所述振动电机的谐振频率检测装置包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储振动电机的谐振频率检测程序，所述存储器中的振动电机的谐振频率检测程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的振动电机的谐振频率检测方法。

6.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：

振动电机；

如权利要求5所述的振动电机的谐振频率检测装置，所述振动电机的控制装置用于在振动电机振动过程中检测振动电机的谐振频率。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有振动电机的谐振频率检测程序，所述振动电机的谐振频率检测程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的振动电机的谐振频率检测方法的步骤。

Images