CN114252696A - 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；若输入参数设置合理则构造五点频差表；在上一个频点作用结束后通过查表确定当前频点，根据持续周期数计算得到作用时间；根据上一个采样周期的相角、采样率和当前频点得到当前采样周期的相角，根据当前相角和扫频信号幅值构造目标扫频信号；在作用时间内采用目标扫频信号驱动待测试器件，解析根据待测试器件的电压、电流信号和输入参数中的基本参数得到的加速度信号，得到加速度幅值和频率；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。从而在确定市场终端产品的扫频特性时，低成本的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

LRA(Linear Resonant Actuator，线性马达)凭借其振感强烈、丰富、清脆，能耗低等优点，已经广泛应用于消费电子的各种振动场合。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(加速度峰值)随频率的变化曲线。

现有技术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，仅适用于马达出厂前的单体测试，一旦马达安装到手机、手表等电子产品中并流通到市场终端，该方法则无法再测试扫频特性。

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，在确定市场终端产品的扫频特性时，无法低成本的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，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件，若符合，则根据五点频差查找表，在上一个离散频点作用结束后，通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点，并构造得到目标扫频信号；

计算所述当前离散频点的作用时间，在所述作用时间内，采用所述目标扫频信号驱动待测试器件，获取所述待测试器件的加速度信号，解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率；

在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线。

可选地，在所述获取输入参数，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件的步骤之前，还包括：

以所述预设扫频范围的上下限频率、预设谐振频率和所述待测试器件的预设频率带宽的上下限频率作为所述五点频差查找表中的五个转折离散频点；

获取所述五点频差查找表中五个转折离散频点的频差；

以所述五个转折离散频点和所述频差，构造所述五点频差查找表。

可选地，所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点的步骤，包括：

将所述上一个离散频点参照所述五点频差查找表，查表得到相邻离散频点的频差，在所述上一离散频点的基础上加上查表得到的频差得到当前离散频点。

可选地，所述构造得到目标扫频信号的步骤，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，构造所述目标扫频信号。

可选地，所述计算所述当前离散频点的作用时间的步骤，包括：

获取预设离散频点持续周期数，根据所述当前离散频点计算得到当前离散频点周期，根据所述当前离散频点周期和所述离散频点的持续周期数计算得到所述当前离散频点的作用时间。

可选地，所述获取所述待测试器件的加速度信号的步骤，包括：

根据采样率计算得到采样周期，将所述采样周期内的所述目标扫频信号的幅值作为电压信号，并获取所述电压信号在同一时刻对应的电流信号；

在对所述电压信号和所述电流信号进行滤波去除高频噪声后，根据所述待测试器件的基本参数和滤波后的电压信号和电流信号解析得到所述加速度信号。

可选地，所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率的步骤，包括：

获取在所述当前离散频点的作用时间的最后一个周期的加速度信号，得到所述加速度幅值；

获取在所述当前离散频点的作用时间内加速度信号波形的相邻过零时刻的时间差，得到所述加速度频率。

可选地，在所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率之后的步骤，还包括：

撤销所述目标扫频信号，执行所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表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，执行所述在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线的步骤。

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，首先根据待测试器件的谐振特性设计一个五点频差查找表，该五点频差查找表根据扫频范围、待测试器件的预设谐振频率和预设频率带宽设定五个转折离散频点，再对每个转折离散频点设置合适的相邻转折离散频点的频差，从而使得转折离散频点随频率非均匀分布、靠近谐振频率越来越密集、远离谐振频率越来越稀疏；然后根据当前的转折离散频点的频率和持续周期数，确定该转折离散频点的作用时间，从而构造出转折离散频点的疏密程度、每个转折离散频点的作用时间均随当前转折离散频点自动调整的扫频信号；采用该扫频信号作为电压信号来驱动待测试器件，并检测电流信号；根据电压、电流信号解析得到加速度信号，并绘制待测试器件的扫频特性曲线。

该方案根据待测试器件的扫频特性在谐振频率处存在峰值的特征，构造一个五点频差查找表，根据当前频率查表得到相邻转折离散频点的频差，同时根据当前转折离散频点的频率自动调整单个频率的作用时间，从而构造转折离散频点及其作用时间都非均匀分布的扫频信号，在加速度响应幅值变化快的频段主要关注测试精度，故设置的对数频差小，转折离散频点密集；在加速度响应幅值变化慢的频段主要关注测试时长，故设置的对数频差大，转折离散频点稀疏；在低频段，转折离散频点的周期长，故设置的作用时间也长；在高频段，转折离散频点的周期短，故设置的作用时间也短，从而在提高待测试器件的扫频特性曲线精度的同时不增加测试时长；此外，仅需功率放大器自带的电流传感器即可解析出加速度信号，无需昂贵的加速度传感器，成本低、实现简单，且能够完成产品在市场终端的扫频特性测试，实现待测试器件扫频特性在不同使用环境下的实时校准，提供最佳性能。

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扫频信号示意图；

图6为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的五点频差查找表示意图；

图7为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的加速度信号示意图；

图8为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的加速度幅值示意图；

图9为本发明扫频特性曲线的生成方法一实施例的扫频特征曲线示意图。

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，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件，若符合，则根据五点频差查找表，在上一个离散频点作用结束后，通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点，并构造得到目标扫频信号；

计算所述当前离散频点的作用时间，在所述作用时间内，采用所述目标扫频信号驱动待测试器件，获取所述待测试器件的加速度信号，解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率；

在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线。

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：

在所述获取输入参数，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件的步骤之前，还包括：

以所述预设扫频范围的上下限频率、预设谐振频率和所述待测试器件的预设频率带宽的上下限频率作为所述五点频差查找表中的五个转折离散频点；

获取所述五点频差查找表中五个转折离散频点的频差；

以所述五个转折离散频点和所述频差，构造所述五点频差查找表。

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：

所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点的步骤，包括：

将所述上一个离散频点参照所述五点频差查找表，查表得到相邻离散频点的频差，在所述上一离散频点的基础上加上查表得到的频差得到当前离散频点。

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：

所述构造得到目标扫频信号的步骤，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，构造所述目标扫频信号。

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：

所述计算所述当前离散频点的作用时间的步骤，包括：

获取预设离散频点持续周期数，根据所述当前离散频点计算得到当前离散频点周期，根据所述当前离散频点周期和所述离散频点的持续周期数计算得到所述当前离散频点的作用时间。

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：

所述获取所述待测试器件的加速度信号的步骤，包括：

根据采样率计算得到采样周期，将所述采样周期内的所述目标扫频信号的幅值作为电压信号，并获取所述电压信号在同一时刻对应的电流信号；

在对所述电压信号和所述电流信号进行滤波去除高频噪声后，根据所述待测试器件的基本参数和滤波后的电压信号和电流信号解析得到所述加速度信号。

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：

所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率的步骤，包括：

获取在所述当前离散频点的作用时间的最后一个周期的加速度信号，得到所述加速度幅值；

获取在所述当前离散频点的作用时间内加速度信号波形的相邻过零时刻的时间差，得到所述加速度频率。

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：

其特征在于，在所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率之后的步骤，还包括：

撤销所述目标扫频信号，执行所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表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，执行所述在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线的步骤。

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，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件，若符合，则根据五点频差查找表，在上一个离散频点作用结束后，通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点，并构造得到目标扫频信号。

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8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、线性马达的预设谐振频率f0，该预设谐振频率指的是线性马达在设计时所确定的谐振频率，与线性马达的实际谐振频率相差较小；

4、线性马达的预设频率带宽[f0L,f0H]，该预设频率带宽指的是线性马达在设计时所确定的加速度响应幅值相对较高的、处于预设谐振频率f0附近的一段频率范围，其下限频率为f0L，上限频率为f0H；

5、五点频差查找表中五个转折离散频点的对数频差df1、df2、df3、df4和df5，依次对应从小到大的5个转折频点，其中df3对应谐振频率转折点的对数频差，因此df3最小；按照离谐振频率越远，对数频差越大的基本设定，上述5个对数频差应满足“df1≥df2≥df3”和“df3≤df4≤df5”这两个不等式约束，其中，对数频差为接收的输入值；

6、离散频点的持续周期数nT，该持续周期数指的是每个离散频点单独作用完整周期的个数，为根据测试需求直接接收的输入设定，每一个离散频点的持续周期数nT都一样；

7、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。

8、线性马达的基本参数，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。

可选地，所述判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件的步骤，包括：

分别比对预设谐振频率和预设频率带宽、预设频率带宽和扫频范围，判断五点频差查找表中相邻转折离散频点的频差是否满足设定；

若预设谐振频率处于预设频率带宽内，则预设谐振频率合理；

若预设频率带宽处于扫频范围内，则预设频率带宽合理；

若五点频差查找表中相邻转折离散频点的频差满足离预设谐振频率越远，五点频差查找表中相邻转折离散频点的频差越大的设定，则五点频差查找表中相邻转折离散频点的频差合理。

在本实施例中，判断参数合理性的具体判断项如下：

判断预设谐振频率f0是否处于预设频率带宽[f0L,f0H]范围内，即是否满足“f0L≤f0≤f0H”，若是，则该参数设置合理；若不是，则反馈“谐振频率或马达带宽设置不合理”，并提示用户重新输入；

判断预设频率带宽[f0L,f0H]是否处于扫频范围[fL,fH]内，即是否满足“fL≤f0L≤f0H≤fH”，若是，则该参数设置合理；若不是，则反馈“马达带宽或扫频范围设置不合理”，并提示用户重新输入；

判断五点频差查找表中相邻转折离散频点的频差是否满足离谐振频率越远，对数频差越大的基本设定，即是否满足“df1≥df2≥df3”和“df3≤df4≤df5”这两个不等式约束，若是，则该参数设置合理；若不是，则反馈“对数频差设置不合理”，并提示用户重新输入。

步骤S2000，计算所述当前离散频点的作用时间，在所述作用时间内，采用所述目标扫频信号驱动待测试器件，获取所述待测试器件的加速度信号，解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率。

在本实施例中，在判断预设谐振频率、预设频率带宽、五点频差查找表中相邻转折离散频点的频差均为合理的前提下，才构造五点频差查找表，并通过上一个离散频点查表得到相邻离散频点的频差后，确定当前离散频点。或者，在判断步骤S1000的8个部分中任一一项或多项的输入参数是否合理后，再通过上一个离散频点查表得到相邻离散频点的频差后，确定当前离散频点。具体的输入参数的判断数量和判断条件由具体测试要求确定。

在其他实施例中，不仅可以根据线性马达的特性将扫频范围设置为五个转折离散频点，其中五个转折离散频点分别为线性马达的谐振频率、线性马达带宽上下限频率和扫频范围上下限频率。同样的，可以根据测试精度和测试要求设置合理数量的转折离散频点，以及设置对应转折离散频点的频差，对应转折离散频点的频差符合离谐振频率越远，频差越大的基本设定，以构造出离散频点随频率非均匀分布、靠近谐振频率离散频点越密集、远离谐振频率离散频点越稀疏的扫频信号，从而在提高线性马达扫频特性曲线精度的同时不增加测试时长。

在本实施例中，在离散频点的作用时间dt(n)内，采用对应离散频点的目标扫频信号u驱动线性马达。

线性马达的振动是电学与运动学变量互相影响、相互耦合的过程。线圈受电压驱动形成电流，电流产生的安培力驱动振子运动，运动产生的反电势又反过来影响电流，因此根据驱动电压和反馈电流信号，就能结合线性马达的电学方程和运动学方程解析出速度、加速度等运动状态量。若在每个激励频率下、即在每个离散频点下都实施一次加速度解析，即可得到每个离散频点对应的加速度幅值am，进而得到线性马达的扫频特征曲线。

根据线性马达的结构设计，得出电压、电流之间的关系式：

u-iR-Blv＝0，

式中，u、i为电压、电流；R为线圈直流电阻；Bl为电磁参数、即磁场强度；v为速度。

根据上式求解出速度表达式：

v＝(u-iR)/Bl，

在离散控制系统中，上式表示为：

v(z)＝[u(z)-i(z)R]/Bl，

对上式求导，得到加速度表达式：

a(z)＝[v(z)-v(z-1)]/Ts＝[u(z)-i(z)R]/BlTs-[u(z-1)-i(z-1)R]/BlTs,

式中，Ts为采样周期。

在作用时间内，采用步骤S1000中构造的目标扫频信号驱动线性马达，根据线性马达的电压信号、电流信号和基本参数中的线圈直流电阻R、磁场强度Bl得到当前离散频点的加速度信号，解析加速度信号得到加速度幅值am和加速度频率fa。

步骤S3000，在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线。

在本实施例中，根据电压、电流信号即可解析出加速度信号，进而检测加速度峰值，并将在扫频范围内的不同离散频点对应的加速度峰值绘制成曲线，即可得到线性马达的扫频特征曲线。在绘制扫频特征曲线时，以加速度频率fa为横坐标、以加速度幅值am为纵坐标，绘制曲线，并将横坐标加速度频率fa以对数坐标形式呈现，得到扫频特征曲线。

综上，在本实施例中，具体实施步骤如图3所示：a、设置参数；b、判断参数合理性；c、构造对数频差查找表；d、计算当前离散频点；e、计算离散频点作用时间；f、构造扫频信号；g、驱动马达；h、解析加速度信号；i、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，生成目标扫频信号；并根据目标扫频信号和电流检测模块反馈的电流信号，解析出加速度信号并绘制线性马达的扫频特性曲线、即线性马达的加速度幅值随频率的对数坐标变化曲线。具体处理过程如步骤S1000至步骤S3000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。在本实施例中，在放大器的输出端，通常设计有电流传感器，通过电流检测模块6返回到算法处理模块2中。

LRA5：

该LRA(Linear Resonant Actuator，线性马达)为线性马达器件本体。

电流检测6：

该电流检测模块通过功率放大模块自带的电流传感器来检测扫频电压信号作用过程中线性马达线圈中产生的电流信号。

在本实施例中，首先根据待测试器件的谐振特性设计一个五点频差查找表，该五点频差查找表根据扫频范围、待测试器件的预设谐振频率和预设频率带宽设定五个转折离散频点，再对每个转折离散频点设置合适的相邻转折离散频点的频差，从而使得转折离散频点随频率非均匀分布、靠近谐振频率越来越密集、远离谐振频率越来越稀疏；然后根据当前的转折离散频点的频率和持续周期数，确定该转折离散频点的作用时间，从而构造出转折离散频点的疏密程度、每个转折离散频点的作用时间均随当前转折离散频点自动调整的扫频信号；采用该扫频信号作为电压信号来驱动待测试器件，并检测电流信号；根据电压、电流信号解析得到加速度信号，并绘制待测试器件的扫频特性曲线。

该方案根据待测试器件的扫频特性在谐振频率处存在峰值的特征，构造一个五点频差查找表，根据当前频率查表得到相邻转折离散频点的频差，同时根据当前转折离散频点的频率自动调整单个频率的作用时间，从而构造转折离散频点及其作用时间都非均匀分布的扫频信号，在加速度响应幅值变化快的频段主要关注测试精度，故设置的对数频差小，转折离散频点密集；在加速度响应幅值变化慢的频段主要关注测试时长，故设置的对数频差大，转折离散频点稀疏；在低频段，转折离散频点的周期长，故设置的作用时间也长；在高频段，转折离散频点的周期短，故设置的作用时间也短，从而在提高待测试器件的扫频特性曲线精度的同时不增加测试时长；此外，仅需功率放大器自带的电流传感器即可解析出加速度信号，无需昂贵的加速度传感器，成本低、实现简单，且能够完成产品在市场终端的扫频特性测试，实现待测试器件扫频特性在不同使用环境下的实时校准，提供最佳性能。

可选地，在所述获取输入参数，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件的步骤之前，还包括：

以所述预设扫频范围的上下限频率、预设谐振频率和所述待测试器件的预设频率带宽的上下限频率作为所述五点频差查找表中的五个转折离散频点；

获取所述五点频差查找表中五个转折离散频点的频差；

以所述五个转折离散频点和所述频差，构造所述五点频差查找表。

在本实施例中，构造五点频差查找表的具体步骤如下：

根据设置的扫频范围[fL,fH]、预设谐振频率f0和预设频率带宽[f0L,f0H]来设定五点频差查找表的5个转折离散频点，从小到大分别为fc1、fc2、fc3、fc4和fc5。其中fc1为扫频范围的下限频率fL；fc2为预设频率带宽的下限频率f0L；fc3为预设谐振频率f0；fc4为预设频率带宽的上限频率f0H；fc5为扫频范围的上限频率fH，即：fc1＝fL，fc2＝f0L，fc3＝f0，fc4＝f0H，fc5＝fH；

将步骤S1000中的5个转折离散频点的对数频差df1、df2、df3、df4和df5分别作为5个转折离散频点fc1、fc2、fc3、fc4和fc5所对应的对数频差，构成5个坐标点P1、P2、P3、P4和P5，即：P1(fc1,df1)、P2(fc2,df2)、P3(fc3,df3)、P4(fc4,df4)和P5(fc5,df5)；

如图6所示，将上述5个坐标点用直线连接，构成由4段直线拼接而成的折线段，即五点频差查找表，该查找表的输入为频率，输出为对数频差。

在其他实施例中，除了将坐标点用直线连接成折线段，构造五点频差查找表外，还可以是其他的连接方式。

可选地，所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点的步骤，包括：

将所述上一个离散频点参照所述五点频差查找表，查表得到相邻离散频点的频差，在所述上一离散频点的基础上加上查表得到的频差得到当前离散频点。

在本实施例中，得到当前离散频点的具体步骤如下：

确定相邻离散频点的对数频差，将上一个离散频点f(n-1)输入到上述五点频差查找表中，查表得到相邻离散频点的对数频差df。将每个离散频点f(n-1)的持续作用时间记为dt(n-1)，因此该步骤每隔dt(n-1)时间执行一次；

根据上一个离散频点f(n-1)和查表所得的相邻离散频点的对数频差df，计算当前离散频点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。由于每个离散频点f(n-1)的持续作用时间为dt(n-1)，因此该步骤每隔dt(n-1)时间执行一次；

在本实施例中，离散频点的切换是连续的，不一定只在5个转折离散频点之间进行跳转，即、离散频点不止在五点之间进行切换，而是在扫频范围之间参照五点频差查找表的折线段进行连续切换。

可选地，所述构造得到目标扫频信号的步骤，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，构造所述目标扫频信号。

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目标扫频信号值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目标扫频信号值u(0)、u(1)、…、u(m)，共同构成了如图5所示的目标扫频信号u。

可选地，所述计算所述当前离散频点的作用时间的步骤，包括：

获取预设离散频点持续周期数，根据所述当前离散频点计算得到当前离散频点周期，根据所述当前离散频点周期和所述离散频点的持续周期数计算得到所述当前离散频点的作用时间。

在本实施例中，计算得到当前离散频点的作用时间的具体步骤如下：

根据当前离散频点f(n)计算当前离散频点的周期T(n)，计算公式为：T(n)＝1/f(n)。根据步骤S1000中设置的参数中的离散频点的持续周期数nT和当前离散频点的周期T(n)，计算离散频点作用时间dt(n)，计算公式为：dt(n)＝nT×T(n)。Tn是一个完整周期，但在一个周期内并不能达到稳态响应，因此需要在nT个持续周期数，即当前离散频点的作用时间内，采集加速度信号。

可选地，所述获取所述待测试器件的加速度信号的步骤，包括：

根据采样率计算得到采样周期，将所述采样周期内的所述目标扫频信号的幅值作为电压信号，并获取所述电压信号在同一时刻对应的电流信号；

在对所述电压信号和所述电流信号进行滤波去除高频噪声后，根据所述待测试器件的基本参数和滤波后的电压信号和电流信号解析得到所述加速度信号。

在本实施例中，需要先获取电压、电流信号，再结合基本参数最终得到加速度信号。将每个采样周期的扫频信号值u(0)、u(1)、…、u(m)作为电压信号u(z)；将其对应的每个采样周期的电流信号值i(0)、i(1)、…、i(m)作为电流信号i(z)；式中，z＝1、2、…、m；

然后去除高频噪声，采用低通滤波器对电压、电流信号进行滤波，去除高频毛刺，该低通滤波器的截止频率fc_LP需高于扫频范围的上限频率fH，一般可设置为fc_LP＝2fH；

解析速度信号v(z)，根据电压信号u(z)和电流信号i(z)解析速度信号，具体计算公式为：v(z)＝[u(z)-i(z)R]/Bl；

解析加速度信号a(z)，对速度信号v(z)求导，解析加速度信号，具体计算公式为：a(z)＝[v(z)-v(z-1)]/Ts＝[u(z)-i(z)R]/BlTs-[u(z-1)-i(z-1)R]/BlTs,即a(z)＝Fs×[v(z)-v(z-1)]，

式中，Fs＝1/Ts。最终得到的加速度信号如图7所示。

可选的，所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率的步骤，包括：

获取在所述当前离散频点的作用时间的最后一个周期的加速度信号，得到所述加速度幅值；

获取在所述当前离散频点的作用时间内加速度信号波形的相邻过零时刻的时间差，得到所述加速度频率。

在本实施例中，检测每个离散频点持续时间的最后一个周期的加速度幅值，作为该离散频点的加速度幅值am。其中，最后一个周期是最有可能达到幅值的时间，如果达到幅值没有撤销激励电压信号，就会一直以幅值输出。由于每个离散频点的持续作用时间为dt，因此该检测过程每隔dt时间执行一次；

检测每个离散频点持续作用时间内的加速度波形的两个相邻的正向过零时刻或者两个相邻的负向过零时刻的时间差dt_a，取倒数得到加速度频率fa，具体计算公式为：fa＝1/dt_a。其中，加速度波形的正向过零时刻指的是加速度值从负变为正的时刻；加速度波形的负向过零时刻指的是加速度值从正变为负的时刻。由于每个离散频点的持续时间为dt，因此该检测过程每隔dt时间执行一次。

解析加速度信号得到的加速度幅值如图8所示。

可选地，在所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率之后的步骤，还包括：

撤销所述目标扫频信号，执行所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表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，执行所述在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线的步骤。

在本实施例中，在解析当前离散频点对应的加速度信号得到加速度幅值和加速度频率之后，撤销当前离散频点对应的目标扫频信号，通过查表跳转至下一个相邻离散频点进行对应时间的持续作用，即执行确定新的当前离散频点的步骤，在当前离散频点大于扫频范围的上限频率时，则证明所有离散频点的加速度幅值和加速度频率均已采集完毕，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 (10)

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，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件，若符合，则根据五点频差查找表，在上一个离散频点作用结束后，通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点，并构造得到目标扫频信号；

计算所述当前离散频点的作用时间，在所述作用时间内，采用所述目标扫频信号驱动待测试器件，获取所述待测试器件的加速度信号，解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率；

在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线。

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，在所述获取输入参数，判断所述输入参数是否符合预设参数判断条件的步骤之前，还包括：

以所述预设扫频范围的上下限频率、预设谐振频率和所述待测试器件的预设频率带宽的上下限频率作为所述五点频差查找表中的五个转折离散频点；

获取所述五点频差查找表中五个转折离散频点的频差；

以所述五个转折离散频点和所述频差，构造所述五点频差查找表。

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，所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表得到当前离散频点的步骤，包括：

将所述上一个离散频点参照所述五点频差查找表，查表得到相邻离散频点的频差，在所述上一离散频点的基础上加上查表得到的频差得到当前离散频点。

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，所述构造得到目标扫频信号的步骤，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，构造所述目标扫频信号。

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，所述计算所述当前离散频点的作用时间的步骤，包括：

获取预设离散频点持续周期数，根据所述当前离散频点计算得到当前离散频点周期，根据所述当前离散频点周期和所述离散频点的持续周期数计算得到所述当前离散频点的作用时间。

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，所述获取所述待测试器件的加速度信号的步骤，包括：

根据采样率计算得到采样周期，将所述采样周期内的所述目标扫频信号的幅值作为电压信号，并获取所述电压信号在同一时刻对应的电流信号；

在对所述电压信号和所述电流信号进行滤波去除高频噪声后，根据所述待测试器件的基本参数和滤波后的电压信号和电流信号解析得到所述加速度信号。

7.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，所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率的步骤，包括：

获取在所述当前离散频点的作用时间的最后一个周期的加速度信号，得到所述加速度幅值；

获取在所述当前离散频点的作用时间内加速度信号波形的相邻过零时刻的时间差，得到所述加速度频率。

8.如权利要求1至7任一项所述的扫频特性曲线的生成方法，其特征在于，在所述解析所述加速度信号得到加速度幅值和加速度频率之后的步骤，还包括：

撤销所述目标扫频信号，执行所述通过上一个离散频点在所述五点频差查找表中查表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，执行所述在预设扫频范围内参照所述五点频差查找表，以各个离散频点对应的加速度幅值和加速度频率绘制扫频特征曲线的步骤。

9.一种曲线扫频特性的生成设备，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8中任一项所述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。

10.一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8中任一项所述的扫频特性曲线的生成方法的步骤。

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