CN114236384B - 扫频特性曲线的生成方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫频特性曲线的生成方法、设备及存储介质，所述方法为：获取输入参数后将扫频范围进行划分，确定各相邻离散频点的频差并根据基本参数自动设置时间构造参数；根据预设检测值确定相关实际时间，计算得到当前离散频点；根据扫频信号幅值和第二相角构造得到第二扫频信号；采用第二扫频信号驱动待测试器件，检测在实际离散频点作用时间内的稳态响应幅值，以所述当前离散频点作为稳态响应频率；在扫频范围内，以各个离散频点的稳态响应幅值和稳态响应频率绘制扫频特性曲线，确定最优的扫频特性。在扫频范围内以各个频点对应的加速度幅值和频率绘制扫频特征曲线，确定最优扫频特性。从而在确定扫频特性时兼顾测试准确性和测试时长。

Description

扫频特性曲线的生成方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及消费电子领域，尤其涉及一种扫频特性曲线的生成方法、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

在消费电子领域，发声和振动器件(例如扬声器和线性马达)能够提供声音和振动反馈，给用户带来良好的使用体验。扬声器或线性马达在使用过程中需关注其在不同频率处的位移和加速度幅值信息，即位移和加速度的扫频特性，以便在控制过程中更好的发挥器件性能，该需求一般通过施加扫频电压信号并检测位移和加速度幅值来实现。

现有技术中，扫频信号的频率一般从扫频范围的下限频率到上限频率连续变化，或者在扫频信号的上个频点作用结束后立即进行下个频点的作用，对于存在一定非线性特性的设备而言，相邻频点的测试结果可能存在互相干扰问题；并且为了得到准确的扫频特性，通常测试频点比较密集，并且每个频点的持续作用时间设置的足够长，以确保位移和加速度响应达到稳态，因此测试时间较长，扫频信号持续作用的时间也较长，容易导致器件发热，甚至损坏。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种扫频特性曲线的生成方法，旨在解决现有技术中，在确定扫频特性时，无法兼顾测试准确性和测试时长的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种扫频特性曲线的生成方法，所述扫频特性曲线的生成方法包括：

获取输入参数，将预设扫频范围参照预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差；

根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间，在上一个离散频点的第一扫频信号衰减实际空窗期的时间后，根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点，并构造得到第二扫频信号；

采用所述第二扫频信号驱动待测试器件，从所述实际稳态幅值开始检测时间开始，检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值，以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率；

在所述预设扫频范围内，以各个离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线。

可选地，所述将预设扫频范围参照所述预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差的步骤，包括：

根据所述预设频率分布密度和所述预设扫频范围的上下限频率计算得到所述频差，将所述预设扫频范围平均划分为离散频点，相邻离散频点之间相差所述频差大小的频率。

可选地，用户自定义时间参数包括第一离散频点作用时间、第一空窗期和第一稳态幅值开始检测时间，时间构造参数包括瞬态过程时间、第二离散频点作用时间、第二空窗期和第二稳态幅值开始检测时间，

在所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间之前的步骤，包括：

根据所述待测试器件的基本参数计算得到瞬态响应时间常数；

获取第一判断幅值和第二判断幅值，以响应幅值从0上升到第一判断幅值、或者从100％稳态幅值下降到第二判断幅值所经历的时间作为所述瞬态过程时间；

以半个所述预设扫频范围的下限频率所对应的周期时间，和所述瞬态过程时间之和作为所述第二离散频点作用时间；

将所述瞬态过程时间作为所述第二空窗期；

将所述瞬态过程时间作为所述第二稳态幅值开始检测时间。

可选地，所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间的步骤，包括：

若所述用户自定义时间参数的第一离散频点作用时间、第一空窗期或第一稳态幅值开始检测时间与所述预设检测值相等，则将所述时间构造参数的第二离散频点作用时间、第二空窗期或第二稳态幅值开始检测时间作为实际离散频点作用时间、实际空窗期或实际稳态幅值开始检测时间。

可选地，所述构造得到第二扫频信号的步骤，包括：

根据上一个采样周期的第一相角、采样率和所述当前离散频点，得到当前采样周期的第二相角，根据预设扫频信号幅值和所述第二相角，构造所述第二扫频信号；

若当前时刻所处的时间段处于实际空窗期时间区间内，则将所述第二相角设置为0。

可选地，所述采用所述第二扫频信号驱动待测试器件的步骤，包括：

采用功率放大电路对所述第二扫频信号进行功率放大后，驱动所述待测试器件。

可选地，所述检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值的步骤，包括：

在所述实际离散频点作用时间内，检测所述待测试器件的幅值响应的绝对值，取所述绝对值中的最大值作为所述稳态响应幅值。

可选地，所述以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率之后的步骤，还包括：

撤销所述第二扫频信号，在第二扫频信号衰减实际空窗期的时间后，执行所述根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点的步骤，以确定新的当前离散频点，直至所述当前离散频点大于所述预设扫频范围的上限频率后，执行所述在所述预设扫频范围内，以各个所述离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种扫频特性曲线的生成设备，所述扫频特性曲线的生成设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的扫频特性曲线的生成程序，所述扫频特性曲线的生成程序被所述处理器执行时实现如上述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供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的生成程序，所述扫频特性曲线的生成程序被处理器执行时实现如上所述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。

本发明实施例提出的一种扫频特性曲线的生成方法、设备及计算机可读存储介质，a)根据扫频范围设置若干离散频点，在每个离散频点激励实际离散频点作用时间后，设置有空窗期，避免相邻离散频点的相互作用而影响存在非线性特性的设备的测试结果(实际上，本实施例对线性或非线性特性的设备均适用)，另外，该设置还用于为待测试器件散热；

b)每个离散频点的作用时间、相邻频点作用的空窗期不仅支持自定义设置，更可根据待测试器件的基本参数自动设置，在保证每个离散频点作用过程中位移或加速度达到稳态，以及每个空窗期位移或加速度幅值衰减到0的前提下，尽可能地缩短每个离散频点的作用时间以及相邻离散频点作用的空窗期，从而在提高检测精度的同时将测试时长控制到最短；

c)生成扫频特性曲线时，仅采集位移或加速度响应达到稳态时(即响应峰值恒定不变)的幅值，从而进一步提高检测精度。

从而在确定扫频特性时，兼顾扫频特性测试准确性和测试时长。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；

图2为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的实施步骤示意图；

图4为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的硬件驱动系统框图；

图5为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的第二扫频信号整体示意图；

图6为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的第二扫频信号局部示意图；

图7为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的稳态响应频率示意图；

图8为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的位移整体示意图；

图9为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的位移局部示意图；

图10为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的位移的稳态响应幅值示意图；

图11为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的位移的扫频特性曲线示意图；

图12为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的加速度整体示意图；

图13为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的加速度局部示意图；

图14为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的加速度的稳态响应幅值示意图；

图15为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的加速度的扫频特性曲线示意图。

本发明目的的实现、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。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。

本发明实施例实施设备可以是PC，也可以是平板电脑、便携计算机等终端设备。

如图1所示，该实施设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

可选地，实施设备还可以包括RF(Radio Frequency，射频)电路、传感器、WiFi模块等等。其中，传感器比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。本领域技术人员可以理解，图1中示出的实施设备结构并不构成对实施设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及扫频特性曲线的生成程序。

在图1所示的实施设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于接收输入的参数，进行数据传输；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，并执行以下操作：

获取输入参数，将预设扫频范围参照预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差；

根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间，在上一个离散频点的第一扫频信号衰减实际空窗期的时间后，根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点，并构造得到第二扫频信号；

采用所述第二扫频信号驱动待测试器件，从所述实际稳态幅值开始检测时间开始，检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值，以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率；

在所述预设扫频范围内，以各个离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，还执行以下操作：

所述将预设扫频范围参照所述预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差的步骤，包括：

根据所述预设频率分布密度和所述预设扫频范围的上下限频率计算得到所述频差，将所述预设扫频范围平均划分为离散频点，相邻离散频点之间相差所述频差大小的频率。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，还执行以下操作：

用户自定义时间参数包括第一离散频点作用时间、第一空窗期和第一稳态幅值开始检测时间，时间构造参数包括瞬态过程时间、第二离散频点作用时间、第二空窗期和第二稳态幅值开始检测时间，

在所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间之前的步骤，包括：

根据所述待测试器件的基本参数计算得到瞬态响应时间常数；

获取第一判断幅值和第二判断幅值，以响应幅值从0上升到第一判断幅值、或者从100％稳态幅值下降到第二判断幅值所经历的时间作为所述瞬态过程时间；

以半个所述预设扫频范围的下限频率所对应的周期时间，和所述瞬态过程时间之和作为所述第二离散频点作用时间；

将所述瞬态过程时间作为所述第二空窗期；

将所述瞬态过程时间作为所述第二稳态幅值开始检测时间。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，还执行以下操作：

所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间的步骤，包括：

若所述用户自定义时间参数的第一离散频点作用时间、第一空窗期或第一稳态幅值开始检测时间与所述预设检测值相等，则将所述时间构造参数的第二离散频点作用时间、第二空窗期或第二稳态幅值开始检测时间作为实际离散频点作用时间、实际空窗期或实际稳态幅值开始检测时间。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，还执行以下操作：

所述构造得到第二扫频信号的步骤，包括：

根据上一个采样周期的第一相角、采样率和所述当前离散频点，得到当前采样周期的第二相角，根据预设扫频信号幅值和所述第二相角，构造所述第二扫频信号；

若当前时刻所处的时间段处于实际空窗期时间区间内，则将所述第二相角设置为0。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，还执行以下操作：

所述采用所述第二扫频信号驱动待测试器件的步骤，包括：

采用功率放大电路对所述第二扫频信号进行功率放大后，驱动所述待测试器件。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，还执行以下操作：

所述检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值的步骤，包括：

在所述实际离散频点作用时间内，检测所述待测试器件的幅值响应的绝对值，取所述绝对值中的最大值作为所述稳态响应幅值。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的扫频特性曲线的生成程序，还执行以下操作：

所述以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率之后的步骤，还包括：

撤销所述第二扫频信号，在第二扫频信号衰减实际空窗期的时间后，执行所述根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点的步骤，以确定新的当前离散频点，直至所述当前离散频点大于所述预设扫频范围的上限频率后，执行所述在所述预设扫频范围内，以各个所述离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线的步骤。

参照图2，本发明提供一种扫频特性曲线的生成方法，在本发明的扫频特性曲线的生成方法的流程中，所述流程包括：

步骤S1000，获取输入参数，将预设扫频范围参照预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差。

扫频是为了测试而设计的，是指扫频信号在某个频段内，频率由高到低(或由低到高)连续变化的过程，主要用来测试元器件以及整机的频率特性，若果不用扫频方式测量，就要逐个地设置频率，逐个地测量，所谓点测法。在本实施例中，优选线性马达作为待测试器件，获取的输入参数包括6个部分：

1、扫频信号幅值Um，该扫频信号幅值为扫频电压信号的峰值，一般设置为与线性马达的额定电压值相等；

2、扫频范围[fL,fH]，该扫频范围指的是用户所要了解的线性马达特性频率范围，下限频率为fL，上限频率为fH；

3、频率分布密度n，该参数决定了扫频电压信号的离散频点的数量，根据频率分布密度计算对数频差df＝(lgfH–lgfL)/n，将扫频范围平均划分为n+1个离散的对数频率点，即{lgfL，lgfL+df，lgfL+2df，…，lgfL+(n-1)df，lgfH}，扫频范围上下限变成lgfL和lgfH，而选择行业内最优选的对数等分的划分方式，只是换了一种表述方式，值没变，而表述更简洁，例如将5000hz转成表述为3lg5。n为根据测试需求直接接收的输入设定，n越大频率分布越密集、越准确，但持续时间会更长；

4、采样率Fs，该采样率指的是硬件控制器离散控制的信号处理采样频率。

5、待测试器件的基本参数，包括振子质量m、磁场强度Bl、弹簧劲度系数k、阻尼系数r、线圈直流电阻R等。

6、用户自定义时间参数，包括自定义的第一离散频点作用时间ton_custom、自定义的第一空窗期toff_custom和自定义的第一稳态幅值开始检测时间tstart_custom。

步骤S2000，根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间，在上一个离散频点的第一扫频信号衰减实际空窗期的时间后，根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点，并构造得到第二扫频信号。

在本实施例中，根据预设检测值在用户自定义时间参数和时间构造参数中自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间。在上一个离散频点的第一扫频信号衰减实际空窗期的时间后，根据频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点。

步骤S3000，采用所述第二扫频信号驱动待测试器件，从所述实际稳态幅值开始检测时间开始，检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值，以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率。

采用位移传感器或者激光探头，检测发声或振动器件的振子位移(如图8整体所示的位移和图9局部所示的位移)、或者采用加速度传感器检测发声或振动器件的加速度(如图12整体所示的加速度和图13局部所示的加速度)，将振子位移或加速度响应统称为响应，检测当前时刻t从实际稳态幅值开始检测时间开始，到实际离散频点作用时间结束(稳态持续时间段)，即t∈[t_start,t_on]的稳态响应幅值(如图10所示的位移的稳态响应幅值和如图14所示的加速度的稳态响应幅值)；

在每个离散频点作用达到稳态之后，稳态响应频率与扫频电压的激励频率一致，因此将步骤S2000中计算得到的当前离散频点的频率fn作为与稳态响应幅值Asn相对应的稳态响应频率fsn，即fsn＝fn，稳态响应频率fsn如图7所示。

步骤S4000，在所述预设扫频范围内，以各个离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线。

以稳态响应频率fsn为横坐标、稳态响应幅值Asn为纵坐标，绘制曲线，并将横坐标以对数坐标形式呈现，得到扫频特性曲线。如图11所示的位移的扫频特性曲线和如图15所示的加速度的扫频特性曲线。

综上，在本实施例中，具体实施步骤如图3所示：a、设置输入参数；b、设置时间构造参数；c、设置频率构造参数；d、构造扫频信号；e、驱动器件；f、检测稳态响应；g、绘制扫频特性曲线。依托如图4所示的硬件驱动系统，其中,参数设置1：

参数设置模块设置系统的各项参数，具体如步骤S1000所述。

算法处理2：

该算法处理模块根据参数设置模块设置的各项参数，生成第二扫频信号；通过位移传感器、激光探头、加速度传感器等检测位移或加速度响应；并绘制器件的扫频特性曲线。具体处理过程如步骤S2000至步骤S4000所述。

驱动信号3：

该驱动信号为算法处理模块生成的用于获取线性马达扫频特性曲线的扫频电压信号。

功率放大4：

选用的功率放大器，通常是一个对输入信号进行功率匹配的放大器，常见的如A类，B类，AB类，或者D类驱动器，输入信号可以是模拟信号，也可以是一定制式的数字信号。

发声或振动器件5：

该发声器件指的是扬声器(Speaker)，该振动器件指的是线性马达器件本体(Linear Resonant Actuator)。

位移或加速度检测6：

该位移或加速度检测模块通过位移传感器、激光探头、加速度传感器等检测位移或加速度信号，并反馈到算法处理模块中。

在本实施例中，a)根据扫频范围设置若干离散频点，在每个离散频点激励实际离散频点作用时间后，设置有空窗期，避免相邻离散频点的相互作用而影响存在非线性特性的设备的测试结果，另外，该设置还用于为待测试器件散热；b)每个离散频点的作用时间、相邻频点作用的空窗期不仅支持自定义设置，更可根据待测试器件的基本参数自动设置，在保证每个离散频点作用过程中位移或加速度达到稳态，以及每个空窗期位移或加速度幅值衰减到0的前提下，尽可能地缩短每个离散频点的作用时间以及相邻离散频点作用的空窗期，从而在提高检测精度的同时将测试时长控制到最短；c)生成扫频特性曲线时，仅采集位移或加速度响应达到稳态时的幅值，从而进一步提高检测精度。

待测试器件如扬声器或线性马达在恒定频率的正弦电压信号激励时，其位移和加速度响应分为两部分，一部分是频率与待测试器件的固有谐振频率一致、幅值按照指数形式衰减的瞬态正弦分量；另一部分是频率与电压激励频率一致、幅值恒定的稳态正弦分量。由于扫频特性关注的是当前电压激励频率下的稳态幅值，而且在施加激励信号或者撤销激励信号时瞬态正弦分量都会存在，因此每个离散频点需作用足够长的时间，确保瞬态分量的幅值衰减到0，以避免瞬态正弦分量的影响。

对于线性器件，无论其历史状态如何，在某个恒定频率驱动下其稳态幅值总是恒定一致的；然而当器件存在一定的非线性特性时，在某个恒定频率驱动下器件稳态幅值还与历史状态有关，为了能够准确测试器件的非线性程度，需避免相邻离散频点作用的相互干扰，因此相邻离散频点需设置一定的空窗期，该空窗期内无电压激励，待测试器件的位移和加速度响应幅值逐渐衰减到0。

足够长的单个频点作用时间和相邻离散频点的空窗期就意味着更长的测试时间，为了缩短测试时间，在本实施例中根据待测试器件的基本参数，预测出其在单个频点的位移或加速度幅值从0响应到稳态的时间，并预留至少半个当前频率对应周期的时间来检测稳态幅值，其中，在半个对应周期内必定存在幅值的极值；同样的，预测出其在撤销电压激励后的位移或加速度幅值衰减到0的时间，作为空窗期的最小时间，从而在确保每个离散频点都能准确采集到位移或加速度的稳态幅值的前提下，尽可能地缩短测试时长，达到参数设置的最合理化。

在扫频测试过程中，若信号连续作用的时间较长，则容易引起待测试器件发热，甚至损坏。在本实施例中一方面将整个测试过程分隔为若干个离散频点的单独测试，相邻离散频点作用之间设置一定的空窗期，便于待测试器件散热；另一方面通过待测试器件的基本参数理论预测瞬态分量的衰减时间，从而实现频点作用时间和空窗期的最小化设置，一定程度上也减小了信号持续作用的时长，因此，本实施例所构造的扫频信号在测试过程中能够避免待测试器件发热，甚至损坏的问题。从而在确定扫频特性时，兼顾扫频特性测试准确性和测试时长。

可选地，所述将预设扫频范围参照所述预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差的步骤，包括：

根据所述预设频率分布密度和所述预设扫频范围的上下限频率计算得到所述频差，将所述预设扫频范围平均划分为离散频点，相邻离散频点之间相差所述频差大小的频率。

在本实施例中，根据步骤S1000中输入的频率分布密度n计算离散频点的对数频差df，具体计算公式为：df＝(lgfH-lgfL)/n，从而将扫频范围平均划分为离散频点，相邻离散频点之间相差的频差大小为df。

根据上一个离散频点f(n-1)和对数频差df，计算得到当前离散频点f(n)，lgf(n)＝lgf(n-1)+df，等式两边均赋予10的底数，即可得到具体计算公式为：f(n)＝f(n-1)×10^df，若当前离散频点f(n)大于扫频范围的上限频率fH，则表示扫频信号已构造完毕，停止所有步骤。

可选地，用户自定义时间参数包括第一离散频点作用时间、第一空窗期和第一稳态幅值开始检测时间，时间构造参数包括瞬态过程时间、第二离散频点作用时间、第二空窗期和第二稳态幅值开始检测时间，

在所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间之前的步骤，包括：

根据所述待测试器件的基本参数计算得到瞬态响应时间常数；

获取第一判断幅值和第二判断幅值，以响应幅值从0上升到第一判断幅值、或者从100％稳态幅值下降到第二判断幅值所经历的时间作为所述瞬态过程时间；

以半个所述预设扫频范围的下限频率所对应的周期时间，和所述瞬态过程时间之和作为所述第二离散频点作用时间；

将所述瞬态过程时间作为所述第二空窗期；

将所述瞬态过程时间作为所述第二稳态幅值开始检测时间。

在本实施例中，根据步骤S1000中输入的待测试器件的基本参数，计算瞬态响应时间常数τ，具体计算公式为：τ＝2mR/(rR+Bl²)；

通常将瞬态过程时间定义为响应幅值从0上升到90％的稳态幅值、或者从100％稳态幅值下降到10％稳态幅值所经历的时间，由于稳态幅值以指数形式进行响应和衰减，因此将90％和10％的稳态幅值视作100％和0％的稳态幅值，由此定义来计算瞬态过程时间，具体计算公式为：tr＝τln10≈2.3τ；

稳态幅值开始检测时间需在瞬态过程结束之后，为了尽可能缩短测试时间，将稳态幅值开始检测时间设置为与瞬态过程时间一致，即t_start＝tr，其中，100％稳态幅值下降到10％稳态幅值所经历的时间，和0％稳态幅值上升到90％稳态幅值所经历的时间是一致的，时长是相同的；

单个离散频点的作用时间涵盖两个阶段，一是瞬态过程完成时间段，二是稳态过程持续时间段。稳态幅值检测需在稳态过程持续时间段内进行，因此稳态过程持续时间段应至少包含当前频率的半个周期，否则不能保证检测到峰值点。在所有扫频范围内，扫频范围的下限频率fL所对应的周期1/fL最大，因此将离散频点作用时间t_on设置为瞬态过程时间tr与扫频范围下限频率fL所对应的半个周期时间1/(2×fL)之和，即t_on＝tr+1/(2×fL)；

空窗期是指从上个离散频点作用的结束时刻到下一个离散频点作用的开始时刻之间的时间，设置空窗期的目的有两个，一是避免扫频信号长时间连续作用，在每个离散频点之间插入无电压激励的间隔时间；二是在具备一定非线性特性的器件测试过程中，避免相邻离散频点对测试结果产生互相干扰，需在上个离散频点对应的响应衰减到0之后再进行下个离散频点的测试，因此将空窗期t_off设置为与瞬态过程时间tr一致，即t_off＝tr，所以每个离散频点的更新周期(更换离散频点的周期)为t_on+t_off。

可选地，所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间的步骤，包括：

若所述用户自定义时间参数的第一离散频点作用时间、第一空窗期或第一稳态幅值开始检测时间与所述预设检测值相等，则将所述时间构造参数的第二离散频点作用时间、第二空窗期或第二稳态幅值开始检测时间作为实际离散频点作用时间、实际空窗期或实际稳态幅值开始检测时间。

在本实施例中，预设检测值为默认值-1，若步骤S1000中的用户自定义的稳态幅值开始检测时间tstart_custom≠-1，为大于0的数值，则将稳态响应开始检测时间设置为用户自定义的时间，即t_start＝tstart_custom；

若步骤S1000中的用户自定义的离散频点作用时间ton_custom≠-1，则将离散频点作用时间设置为用户自定义的时间，即t_on＝ton_custom；

若步骤S1000中的用户自定义的空窗期toff_custom≠-1，则将空窗期设置为用户自定义的时间，即t_off＝toff_custom。

tstart_custom、ton_custom和toff_custom在设定了之后，在得到最终扫频曲线的结果之前，都不会再进行改变，在每一次切换频率时同样不会再改变。

可选地，所述构造得到第二扫频信号的步骤，包括：

根据上一个采样周期的第一相角、采样率和所述当前离散频点，得到当前采样周期的第二相角，根据预设扫频信号幅值和所述第二相角，构造所述第二扫频信号；

若当前时刻所处的时间段处于实际空窗期时间区间内，则将所述第二相角设置为0。

在本实施例中，根据上一个采样周期的第一相角phi(m-1)、采样率Fs和当前离散频点f(n)，计算当前采样周期的第二相角phi(m)，具体计算公式为：phi(m)＝phi(m-1)+2π×f(n)/Fs。其中，初始采样周期的相角phi(0)＝0，计算当前采样周期的步骤每个采样周期均执行，即执行频率为Fs。

根据扫频信号幅值Um和第二相角phi(m)，计算当前采样周期的第二扫频信号值u(m)，具体计算公式为：u(m)＝Umsin[phi(m)]。从扫频信号构造开始到结束的所有采样周期的第二扫频信号值u(0)、u(1)、…、u(m)，共同构成了如图5所示的整体的第二扫频信号u和图6所示的局部的第二扫频信号u。

在本实施例中，在根据上一个采样周期的第一相角phi(m-1)、采样率Fs和当前离散频点f(n)，计算当前采样周期的第二相角phi(m)时，若当前时刻处于空窗期区间的时间内，则将第二相角phi(m)设置为0，即phi(m)＝0。

可选地，所述采用所述第二扫频信号驱动待测试器件的步骤，包括：

采用功率放大电路对所述第二扫频信号进行功率放大后，驱动所述待测试器件。

在本实施例中，采用功率放大电路对构造的第二扫频信号u进行功率放大，驱动线性马达，通过位移传感器、激光探头或加速度传感器等采集该线性马达的位移或者加速度响应。

可选地，所述检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值的步骤，包括：

在所述实际离散频点作用时间内，检测所述待测试器件的幅值响应的绝对值，取所述绝对值中的最大值作为所述稳态响应幅值。

在步骤S3000中将振子位移或加速度响应统称为响应，检测实际离散频点作用时间的时间段内，以待测试器件的幅值响应的绝对值中的最大值作为稳态响应幅值。由于幅值响应为交流量，因此在达到峰值使才有最大值。

可选地，所述以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率之后的步骤，还包括：

撤销所述第二扫频信号，在第二扫频信号衰减实际空窗期的时间后，执行所述根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点的步骤，以确定新的当前离散频点，直至所述当前离散频点大于所述预设扫频范围的上限频率后，执行所述在所述预设扫频范围内，以各个所述离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线的步骤。

在本实施例中，在第二扫频信号衰减实际空窗期的时间之后，撤销当前离散频点对应的第二扫频信号，根据频差和上一个离散频点计算得到下一个离散频点，直到当前离散频点大于扫频范围的上限频率后，证明所有离散频点的响应均已采集完毕，接下来可绘制扫频特征曲线，以确定最优的扫频特性。绘制的扫频特征曲线如图9所示。

此外，本发明实施例还提供一种扫频特性曲线的生成设备，所述扫频特性曲线的生成设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的扫频特性曲线的生成程序，所述扫频特性曲线的生成程序被所述处理器执行时实现如上述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。

此外，本发明实施例还提供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的生成程序，所述扫频特性曲线的生成程序被处理器执行时实现如上所述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。

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所述的一个存储介质(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，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

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 (9)

1.一种扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，所述扫频特性曲线的生成方法包括：

获取输入参数，将预设扫频范围参照预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差；

根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间，在上一个离散频点的第一扫频信号衰减实际空窗期的时间后，根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点，并构造得到第二扫频信号；

采用所述第二扫频信号驱动待测试器件，从所述实际稳态幅值开始检测时间开始，检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值，以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率；

在所述预设扫频范围内，以各个离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线；

用户自定义时间参数包括第一离散频点作用时间、第一空窗期和第一稳态幅值开始检测时间，时间构造参数包括瞬态过程时间、第二离散频点作用时间、第二空窗期和第二稳态幅值开始检测时间，

在所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间之前的步骤，包括：

根据所述待测试器件的基本参数计算得到瞬态响应时间常数；

获取第一判断幅值和第二判断幅值，以响应幅值从0上升到第一判断幅值、或者从100％稳态幅值下降到第二判断幅值所经历的时间作为所述瞬态过程时间；

以半个所述预设扫频范围的下限频率所对应的周期时间，和所述瞬态过程时间之和作为所述第二离散频点作用时间；

将所述瞬态过程时间作为所述第二空窗期；

将所述瞬态过程时间作为所述第二稳态幅值开始检测时间。

2.如权利要求1所述的扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，所述将预设扫频范围参照所述预设频率分布密度划分为离散频点，确定各相邻离散频点的频差的步骤，包括：

根据所述预设频率分布密度和所述预设扫频范围的上下限频率计算得到所述频差，将所述预设扫频范围平均划分为离散频点，相邻离散频点之间相差所述频差大小的频率。

3.如权利要求1所述的扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，所述根据预设检测值自动确定实际离散频点作用时间、实际空窗期和实际稳态幅值开始检测时间的步骤，包括：

若所述用户自定义时间参数的第一离散频点作用时间、第一空窗期或第一稳态幅值开始检测时间与所述预设检测值相等，则将所述时间构造参数的第二离散频点作用时间、第二空窗期或第二稳态幅值开始检测时间作为实际离散频点作用时间、实际空窗期或实际稳态幅值开始检测时间。

4.如权利要求1所述的扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，所述构造得到第二扫频信号的步骤，包括：

根据上一个采样周期的第一相角、采样率和所述当前离散频点，得到当前采样周期的第二相角，根据预设扫频信号幅值和所述第二相角，构造所述第二扫频信号；

若当前时刻所处的时间段处于实际空窗期时间区间内，则将所述第二相角设置为0。

5.如权利要求1所述的扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，所述采用所述第二扫频信号驱动待测试器件的步骤，包括：

采用功率放大电路对所述第二扫频信号进行功率放大后，驱动所述待测试器件。

6.如权利要求1所述的扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，所述检测在所述实际离散频点作用时间内的所述待测试器件的稳态响应幅值的步骤，包括：

在所述实际离散频点作用时间内，检测所述待测试器件的幅值响应的绝对值，取所述绝对值中的最大值作为所述稳态响应幅值。

7.如权利要求1至6任一项所述的扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，所述以所述当前离散频点作为所述稳态响应幅值对应的稳态响应频率之后的步骤，还包括：

撤销所述第二扫频信号，在第二扫频信号衰减实际空窗期的时间后，执行所述根据所述频差和上一个离散频点计算得到当前离散频点的步骤，以确定新的当前离散频点，直至所述当前离散频点大于所述预设扫频范围的上限频率后，执行所述在所述预设扫频范围内，以各个所述离散频点的所述稳态响应幅值和所述稳态响应频率绘制扫频特性曲线的步骤。

8.一种扫频特性曲线的生成设备，其特征在于，所述扫频特性曲线的生成设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的扫频特性曲线的生成程序，所述扫频特性曲线的生成程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。

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扫频特性曲线的生成程序，所述扫频特性曲线的生成程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。