[發明專利]基于變采樣率采樣的振動臺超低頻正弦掃頻信號幅值識別方法

有效

• 申請號: 201611110397.5
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106768757B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 蔣瑜;陶俊勇;朱景振;張云安;汪亞順;張書鋒;譚源源
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 陳立新

1.一種基于變采樣率采樣的振動臺超低頻正弦掃頻信號幅值識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，信號采集；

通過振動臺上安裝的振動傳感器采集得到振動臺掃頻信號，然后將采集到的振動臺掃頻信號經低通濾波器抗混疊濾波后濾除其中的高頻成分；

第二步，對經低通濾波器抗混疊濾波后的信號進行變采樣率采樣，實現振動臺掃頻信號的等相位間隔采樣；

第二步采用硬件方法實現：通過間隔相同采樣相位間隔對經第一步中低通濾波器抗混疊濾波后得到的信號進行采樣，得到等相位間隔的振動信號；方法如下：

a.設置采樣點數N，計數器初值L＝0；

b.逐步增加振動臺控制器輸出信號相位如果觸發A/D變換器對經第一步中低通濾波器抗混疊濾波后得到的信號進行采樣，獲得一個數據點，同時設置L＝L+1；

c.如果L≥N，則采集到了包含N個數據點的一幀信號，對這一幀信號進行第三步的幅值識別的計算并進行反饋控制，更新振動控制器的驅動信號，同時設置L＝0，循環進行b、c步驟；

或者，第二步采用軟件方法實現：通過對經第一步中低通濾波器抗混疊濾波后得到的信號進行時域A/D采樣，得到等時間間隔信號，之后通過軟件方法計算得到等相位間隔的振動信號，方法如下：

i.通過振動控制器得到當前掃頻振動頻率f和掃描率，由可以計算得到對應的相位信號序列

ii.以任意m、n兩點確定重采樣相位間隔其中，m、n代表離散信號點；

iii.每隔進行一次線性插值操作即通過線性插值的方法對經A/D采樣得到等時間間隔的振動信號進行重采樣，重復進行，直到一幀數據結束；

第三步，采用最小二乘擬合幅值識別方法實現掃頻信號幅值識別。

2.根據權利要求1所述的基于變采樣率采樣的振動臺超低頻正弦掃頻信號幅值識別方法，其特征在于，第二步采用硬件方法實現時，b步驟中，采用小間隔逐步計算逼近的方法來得到相位的離散解即

其中，k--當前時間；

f(k)--當前頻率，Hz；

ν--掃描頻率，Oct/min；

Δt--數值計算時間間隔，s。

3.根據權利要求1所述的基于變采樣率采樣的振動臺超低頻正弦掃頻信號幅值識別方法，其特征在于，第二步采用硬件方法實現時，根據控制回路時間確定數據長度，進而確定相位間隔方法如下：假設振動臺進行一次反饋控制需要的時間為T_c，采樣點數為N，當前掃描頻率為F_s，則一幀數據的相位長度為

由此，采樣點間的相位間隔為

4.根據權利要求1所述的基于變采樣率采樣的振動臺超低頻正弦掃頻信號幅值識別方法，其特征在于，第二步采用軟件方法實現時，iii步驟中，線性插值方法如下：

假設需要插值的點位于兩個通過等時間間隔采樣的數據之間，即其中，為相位是步驟a中計算得到的，x_r振動信號大小，是待求量；則利用線性插值方法可得

5.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的基于變采樣率采樣的振動臺超低頻正弦掃頻信號幅值識別方法，其特征在于，第三步中最小二乘擬合幅值識別方法如下：

第二步中變采樣率采樣得到的數據長度為L，以相位間隔為間隔，得到參考信號相位

由此可得參考信號

對上述等相位間隔采樣信號與參考信號進行最小二乘擬合，可以求得中間參數

Q＝(x_ref^Tx_ref^-1)x_ref^TY

其中，x_ref為構造的參考信號，Y為經A/D采樣得到等時間間隔的振動信號，且

最終，可求得正弦掃頻信號的幅值