[發明專利]一種正弦波局域失真的測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201210149969.6
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102662108A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 梁志國;朱振宇;張大鵬;武騰飛
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G01R23/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種正弦波局域失真的測量方法及裝置，屬于信號測量與數據處理技術領域。

背景技術

在波形測量中，失真是一種重要的波形質量指標，用來定量衡量和表述實際波形與其理想模型間的差異，并以該差異值與波形幅度比的方式定量給出波形失真量值。直覺上，在時變波形表述中，失真是一種時域參量，而在空間形貌表述中，失真則成為一種空間參量。理論上，每一種擁有確定模型的波形都有自己的失真，但實際上，由于定義、測量實現等方面的問題，明確給出失真度指標且形成共識的只有正弦波形。

目前的正弦波形失真定義，是一種頻率域上的功率或能量比值描述，表述的主要是頻域信息而非時域信息，給出的結果是正弦波形周期內失真的平均效果，而非最大值，并且對于每一個正弦波形周期內各個小部分波形處的失真分布情況無法明確給出。

頻域失真定義，其優勢主要體現在失真特征的頻域描述比較詳細與深入，在進行時域正弦信號的濾波、放大等處理操作時，頻帶寬度等匹配參數選取方便。但是，若想從時域物理機理和機電結構等方面控制和降低失真，則該方式無法給出明確的技術參考和技術指導依據。

目前的失真度測量方法與技術完全是按照定義實現的，給出的失真度測量結果是正弦波形周期內失真的平均效果，而非最大值，并且對于每一個正弦波形周期內各部分波形處的失真分布情況無法明確給出。

發明內容

本發明的目的是克服現有正弦波形失真測量技術的局限，提出一種正弦波局域失真的測量方法及裝置，該方法定量描述正弦波形每個小區域的局部失真，將其細分為局域共模失真、局域差模失真和局域總失真，以虛擬儀器方式給出其測量實現方法，以便于從時域或相位空間域上描述實際正弦波形的局部失真分布狀況，并對最大局域失真點進行時域或空間定位，為進一步控制和降低正弦波失真提供技術支撐和技術依據。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種正弦波局域失真的測量方法，其步驟為：

1)對要測量的局域共模失真、局域差模失真和局域總失真進行定義，具體如下：

對于目標函數為的實際正弦波形F(t)，有偏差函數δ(t)＝F(t)-F₀(t)，表述成相位坐標形式為對于任一相位及其鄰域區間有

定義為正弦波形在區間內的局域共模失真，定文為正弦波形在區間內的局域差模失真，定義為正弦波形在區間內的局域總失真；

上述F₀(t)為理想正弦波形的目標函數表達式，F(t)為實際正弦波形測量結果的函數表達式，A為理想正弦波形幅度值，f為理想正弦波形頻率值，為理想正弦波形初始相位值，C為理想正弦波形直流分量值，為正弦波形實際測量曲線F(t)中的指定點相位值，θ為正弦波形實際測量曲線F(t)中的指定相位點為中心的局部波形相位寬度值，δ(t)為理想正弦波形F0(t)與其實際測量結果F(t)之間的偏差函數，為偏差函數δ(t)在相位區間內的平均值；

2)將待測的正弦波形信號經過傳感器、信號調理電路進行濾波、放大，然后再經模數轉換電路后轉換為數字化的波形序列x_i，i＝1，…，n，將波形序列x_i在數據寄存器中進行寄存，其中，n為序列長度，模數轉換電路的采樣速率為v，采樣間隔為Δt；

3)計算機通過接口電路讀入數據寄存器中的波形序列；

4)計算機對讀入的波形序列x_i進行如下處理：

4.1對該序列進行四參數正弦曲線擬合，獲得其目標函數偏差序列δ_i＝x_i-F₀(Δt·i)以及與偏差序列對應的目標函數相位序列其中i＝1，…，n，A為擬合正弦波序列F₀(Δt·i)的幅度值；ω為擬合正弦波序列F₀(Δt·i)的角頻率；擬合正弦波序列F₀(Δt·i)的初始相位值；C擬合正弦波序列F₀(Δt·i)的直流分量值；

4.2令所關心的確定局域失真的區間窗口寬度θ＝(2m+1)·ω，其中m為確定窗口θ半寬度所選取的抽樣點值，則有，

區間內的局域共模失真

區間內的局域差模失真：

區間內的局域總失真：

其中，