CN113406495B

CN113406495B - 振动电机的扫频特性曲线生成方法、装置及存储介质

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Publication number: CN113406495B
Application number: CN202110730949.7A
Authority: CN
Inventors: 刘兵; 刘钰佳; 杨鑫峰
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2041-06-28
Also published as: CN113406495A

Abstract

本发明公开了一种振动电机的扫频特性曲线生成方法、装置及存储介质，扫频特性曲线生成方法包括：依次向振动电机输入预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号，并获取各个驱动电压信号对应的反馈电流信号；根据每个频率点的反馈电流信号以及驱动电压信号得到每个频率点的加速度信号；根据每个频率点对应的加速度信号达到稳态时对应的稳态幅值以及频率点生成扫频特性曲线。本发明不用设置加速度传感器来采集加速度信号以生成对应的扫频特性曲线，检测成本低。

Description

振动电机的扫频特性曲线生成方法、装置及存储介质

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扫频特性曲线生成方法、装置及存储介质。

背景技术

振动电机广泛应用于终端设备的各种振动场合，为了充分发挥线性马达的谐振特性，找到振动强度最大的频率范围，需要对马达的扫频特性进行测量，即单位驱动电压下，马达的振动强度随频率的变化曲线。

为检测振动电机的变化曲线，通常将线性马达固定在工装块上，在马达的振动方向上同轴安装加速度传感器，通过测试不同频率电压驱动下的加速度幅值来绘制扫频特性曲线，该方法需要用到昂贵的加速度传感器，测试系统复杂，测试成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种振动电机的扫频特性曲线生成方法、装置及存储介质，旨在解决扫频特性曲线的生成过程中检测成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述扫频特性曲线生成方法包括：

依次向所述振动电机输入预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号，并获取各个驱动电压信号对应的反馈电流信号；

根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号；

根据每个所述频率点对应的所述加速度信号达到稳态时对应的稳态幅值以及所述频率点生成所述扫频特性曲线。

可选地，所述根据每个所述频率点对应的所述加速度信号达到稳态时对应的稳态幅值以及所述频率点生成所述扫频特性曲线的步骤包括：

获取所述稳态幅值的第一对数值，以及所述频率点的第二对数值；

将所述第二对数值作为横坐标并将所述第一对数值作为纵坐标，以生成所述扫频特性曲线。

可选地，所述依次向所述振动电机输入的预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号，并获取各个驱动电压信号对应的反馈电流信号的步骤之前，还包括：

获取预设频率范围内各个频率点；

根据预设持续时长、预设电压幅值以及每个所述频率点对应的频率，生成每个所述频率点对应的驱动电压信号，其中，每个所述频率点对应的驱动电压信号包括在所述预设持续时长内的多个离散电压信号。

可选地，所述根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号的步骤包括:

根据每个离散电压信号对应的反馈电流信号以及所述振动电机的特性参数，获取所述离散电压信号对应的速度信号，其中，所述特性参数包括所述振动电机的直流电阻以及马达电磁参数；

根据相邻离散电压信号对应的速度信号以及相邻离散电压信号的时间间隔获取所述加速度信号。

可选地，所述根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号的步骤之后，还包括：

获取每个所述频率点对应的预设持续时长内，所述加速度信号达到稳态时对应的采样周期；

获取每个所述频率点对应的加速度信号中，所述采样周期的最大加速度信号；根据所述最大加速度信号的幅值得到所述稳态幅值。

获取每个所述频率点对应的速度信号中，所述采样周期的最大速度信号；将所述最大速度信号以及当前的角频率相乘得到所述稳态幅值。

可选地，所述获取预设频率范围内各个频率点的步骤包括：

获取预设的频率分布密度；

根据所述频率分布密度以及所述预设频率范围生成所述频率点。

可选地，所述依次向所述振动电机输入的预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号，并获取各个驱动电压信号对应的反馈电流信号的步骤包括：

依次将预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号进行功率放大处理；

将功率放大处理后的各个所述驱动电压信号输入至所述振动电机，并获取各个放大处理后的所述驱动电压信号对应的反馈电流信号。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种振动电机的扫频特性曲线生成装置，所述振动电机的扫频特性曲线生成装置包括存储器以及处理器，所述存储器用于振动电机的存储扫频特性曲线生成程序，所述存储器中的所述振动电机的扫频特性曲线生成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扫频特性曲线生成方法。

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，所述计算机可读存储介质上存储有振动电机的扫频特性曲线生成程序，所述振动电机的扫频特性曲线生成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扫频特性曲线生成方法的步骤。

本发明提出的振动电机的扫频特性曲线生成方法、装置及存储介质，直接通过输入的电压驱动信号对应的反馈电流信号得到加速度信号，并根据该加速度信号得到加速度幅值，根据频率点以及加速度幅值即可得到扫频特性曲线，而不用设置加速度传感器来采集加速度信号以生成对应的扫频特性曲线，检测成本低。

附图说明

图1为本发明振动电机的扫频特性曲线生成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扫频特性曲线生成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扫频特性曲线生成方法生成的扫频特性曲线的示例性示意图；

图4为本发明振动电机的扫频特性曲线生成方法的示例性实施例二的流程示意图。

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。

参照图1，图1为本发明振动电机的扫频特性曲线生成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扫频特性曲线生成装置可为终端设备，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扫频特性曲线生成装置可包括存储器110、处理器120，其中，存储器110，用于存储振动电机的扫频特性曲线生成程序；处理器120，用于执行存储器110中的扫频特性曲线生成程序。

本实施例公开的技术方案中，可在生成扫频特性曲线后将扫频特性曲线保存，也可根据扫频特性曲线进行特定的处理操作，例如根据扫频特性曲线生成振动电机的传递函数，以根据传递函数将待还原的加速度波形转换为驱动电压信号后，采用转换得到的驱动电压信号来驱动振动电机。本方案中的振动电机可为谐振电机。

存储器110中的振动电机的扫频特性曲线生成程序被处理器120执行时实现以下步骤：

参照图2，图2为本发明扫频特性曲线生成方法的示例性实施例一的流程示意图，在本实施例中，所述扫频特性曲线生成方法包括：

步骤S10，依次向所述振动电机输入预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号，并获取各个驱动电压信号对应的反馈电流信号；

本实施例中的预设频率范围可为[fL,fH]，fL为预设频率范围的最小频率，fH为预设频率范围的最大频率，一般可将预设频率范围设置在[10Hz,10000Hz]，该预设频率范围可大于或等于振动电机的振动频率范围，即振动电机的振动频率范围在预设频率范围内，以使振动电机的各个频率点均可检测到。反馈电流信号为向振动电机输入驱动电压信号后通过设置在振动电机的线圈上的电流传感器采集到的电流信号，每个驱动电压信号对应一个反馈电流信号。

本实施例中驱动电压信号可根据频率点对应的频率以及预设电压幅值生成，驱动电压信号对应的电压幅值小于或等于振动电机的额定电压幅值，可以理解的是，可将驱动电压信号的电压幅值设置为与振动电机的额定电压幅值相等。

步骤S20，根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号；

本实施例中的每个频率点对应的驱动电压信号可由多个离散的电压信号组成，多个离散的电压信号对应的持续时长可预先设置，即步骤S20之前可包括：

获取预设频率范围内各个频率点；

预设频率范围内的各个频率点可通过预先设置的频率分布密度或者根据预设步长生成，即获取预设频率范围内各个频率点的步骤可包括：

获取预设的频率分布密度；

例如，预设频率范围可为[fL,fH]，频率分布密度为n，根据频率分布密度计算对数频率差df＝(lgfH–lgfL)/n，将扫频特性范围平均划分为n+1个离散的对数频率点，即{lgfL，lgfL+df，lgfL+2df，…，lgfL+(n-1)df，lgfH}；设置预设持续时长dt，即相邻两个离散对数频率点的时间间隔，在dt范围内扫频电压信号的频率维持不变；生成扫频电压信号，根据电压幅值Um和划分的n+1个离散的对数频率点{lgfL，lgfL+df，lgfL+2df，…，lgfL+(n-1)df，lgfH}，生成n+1个幅值为Um，频率分别为{10^lgfL，10^(lgfL+df)，10^(lgfL+2df)，…，10^[lgfL+(n-1)df]，10^lgfH}的正弦或余弦信号，将这n+1个正弦或余弦信号按照频率从小到大、或者从大到小的顺序组合成一个信号，将组成后的信号输入至振动电机。

或者，预设频率范围可为[fL,fH]，在根据预设补偿生成频率点时，可预先设置对数频率差df作为步长，并根据该步长df得到对数频率点，{lgfL，lgfL+df，lgfL+2df，…，lgfL+(n-1)df，lgfH}。

可以理解的加速度信号可通过速度信号计算得到，即步骤S20包括：

对应地，速度信号的计算公式为

其中，v(z)为速度信号，u(z)为离散电压信号的幅值即预设电压幅值，i(z)为反馈电流信号，R_e为振动电机的直流电阻，Bl为马达电磁参数。

对应地，加速度信号的计算公式为

T_s为相邻离散电压信号的之间的时间间隔，z为离散电压信号的编号，该离散电压信号的编号与离散电压信号的顺序相关。

步骤S30，根据每个所述频率点对应的所述加速度信号达到稳态时对应的稳态幅值以及所述频率点生成所述扫频特性曲线。

本实施例中，可设置加速度信号达到稳态时的采样周期，根据该采样周期内的加速度信号确定稳态幅值，加速度信号达到稳态时的采样周期可为最后一个采样周期对应的加速度信号，即步骤S30之前还包括：

获取每个所述频率点对应的加速度信号中，所述采样周期的最大加速度信号；

根据所述最大加速度信号的幅值得到所述稳态幅值。

可直接将最大加速度信号的幅值作为所述稳态幅值。

或者，也可通过速度信号得到稳态幅值，即步骤S30之前还包括：

获取每个所述频率点对应的速度信号中，所述采样周期的最大速度信号；

将所述最大速度信号以及当前的角频率相乘得到所述稳态幅值。

例如，加速度信号达到稳态时对应的采样周期为最后一个采样周期，即选择每个离散对数频率点作用的时间段内的最后一个周期对应的速度信号，检测出极大值vm，再将当前角频率与速度极大值相乘，得到加速度幅值am＝2π*f*vm，即为该对数频率点对应的加速度幅值A(f)。

在本实施例中，扫频特性曲线为加速度幅值的对数值随频率的对数值变化的曲线，即步骤S30包括：

例如，稳态幅值为A(f)，则第一对数为20lg[A(f)/Um]，对应的频率点为fm，则第二对数值为lgfm，根据上述方式得到的扫频特性曲线如图3所示。

本实施例公开的技术方案中，直接通过输入的电压驱动信号对应的反馈电流信号得到加速度信号，并根据该加速度信号得到加速度幅值，根据频率点以及加速度幅值即可得到扫频特性曲线，而不用设置加速度传感器来采集加速度信号以生成对应的扫频特性曲线，检测成本低。

进一步地，参照图4，基于第一实施例提出本发明扫频特性曲线生成方法的示例性实施例二，在本实施例中，步骤S10包括：

步骤S11，依次将预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号进行功率放大处理；

步骤S12，将功率放大处理后的各个所述驱动电压信号输入至所述振动电机，并获取各个放大处理后的所述驱动电压信号对应的反馈电流信号。

本实施例中输入至振动电机的驱动电压信号均经过功率方法处理，功率放大处理对应的功率放大器可为A类，B类，AB类，或者D类，使得输入至振动电机的驱动电压信号的功率稳定。

本领域技术人员可以理解的是，在得到扫频特性曲线曲线后可直接将得到的扫频特性曲线存储至振动电机对应的终端设备，以使终端设备根据保存的扫频特性曲线进行相应的控制；或者，也可根据扫频特性曲线生成对应的传递函数并保存至终端设备，如对所述扫频特性曲线进行二阶高通滤波器参数拟合，以得到滤波器参数，所述滤波器参数包括实际品质因数、增益以及截止频率，根据所述振动电机的目标振动波形得到所述目标振动波形的频率范围，根据所述频率范围确定目标频率下限值，所述目标振动波形为加速度波形；根据所述目标频率下限值、所述滤波器参数以及预设的参考品质因数对所述振动电机的扫频特性进行校正，以得到目标振动波形与振动电机的电压驱动信号的传递函数。

本发明还提出一种扫频特性曲线生成装置，所述扫频特性曲线生成装置包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储扫频特性曲线生成程序，所述存储器中的扫频特性曲线生成程序被所述处理器执行时实现如以上任一实施例所述的扫频特性曲线生成方法。

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扫频特性曲线生成程序，所述扫频特性曲线生成程序被处理器执行时实现如以上实施例所述的扫频特性曲线生成方法的步骤。

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

1.一种振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述振动电机的扫频特性曲线生成方法包括：

获取预设频率范围内各个频率点；根据预设持续时长、预设电压幅值以及每个所述频率点对应的频率，生成每个所述频率点对应的驱动电压信号，其中，每个所述频率点对应的驱动电压信号包括在所述预设持续时长内的多个离散电压信号，根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号，根据每个离散电压信号对应的反馈电流信号以及所述振动电机的特性参数，获取所述离散电压信号对应的速度信号，其中，所述特性参数包括所述振动电机的直流电阻以及马达电磁参数；

2.如权利要求1所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述根据每个所述频率点对应的所述加速度信号达到稳态时对应的稳态幅值以及所述频率点生成所述扫频特性曲线的步骤包括：

3.如权利要求2所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号的步骤包括:

4.如权利要求1所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号的步骤之后，还包括：

根据所述最大加速度信号的幅值得到所述稳态幅值。

5.如权利要求1所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述根据每个所述频率点的所述反馈电流信号以及所述驱动电压信号得到每个所述频率点的加速度信号的步骤之后，还包括：

6.如权利要求1所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述获取预设频率范围内各个频率点的步骤包括：

获取预设的频率分布密度；

7.如权利要求1所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法，其特征在于，所述依次向所述振动电机输入的预设频率范围内各个频率点对应的驱动电压信号，并获取各个驱动电压信号对应的反馈电流信号的步骤包括：

8.一种振动电机的扫频特性曲线生成装置，其特征在于，所述振动电机的扫频特性曲线生成装置包括存储器以及处理器，所述存储器用于振动电机的存储扫频特性曲线生成程序，所述存储器中的所述振动电机的扫频特性曲线生成程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法。

9.一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扫频特性曲线生成程序，所述振动电机的扫频特性曲线生成程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的振动电机的扫频特性曲线生成方法的步骤。