[發(fā)明專利]一種用于獲取待測(cè)物體共振頻率的系統(tǒng)和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910544217.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN112113657A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王治璽;李志成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 信利光電股份有限公司
• 主分類號(hào): G01H13/00
• 分類號(hào): G01H13/00;G01H11/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 廖苑濱

1.一種用于獲取待測(cè)物體共振頻率的系統(tǒng)，其特征在于，包括固定裝置、驅(qū)動(dòng)模塊、振動(dòng)信息獲取模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、和處理控制模塊；

所述驅(qū)動(dòng)模塊向待測(cè)物體施加一個(gè)瞬時(shí)的力使待測(cè)物體發(fā)生振動(dòng)；

所述振動(dòng)信息獲取模塊包括線圈和磁鐵，所述線圈和磁鐵中的其中一個(gè)固定在固定裝置，另一個(gè)設(shè)置在待測(cè)物體；

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采集線圈的模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)回傳給處理控制模塊；

所述處理控制模塊通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后得到待測(cè)物體的共振頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括所述線圈和磁鐵；所述線圈與處理控制模塊電連接，所述處理控制模塊控制線圈的通電。

3.一種用于獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，所述方法使用如權(quán)利要求1~2任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：

S1，驅(qū)動(dòng)模塊使待測(cè)物體產(chǎn)生受迫運(yùn)動(dòng)；

S2，驅(qū)動(dòng)模塊停止向待測(cè)物體施加力，使待測(cè)物體自由振動(dòng)；

S3，在待測(cè)物體自由振動(dòng)時(shí)，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊獲取線圈中的模擬信號(hào)，并將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)回傳給處理控制模塊；

S4，所述處理控制模塊對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后得到待測(cè)物體的共振頻率。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，其特征在于，所述振動(dòng)信息獲取模塊還兼用作驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括線圈和磁鐵，所述處理控制模塊控制線圈的通電與否；

當(dāng)線圈中通電后，所述線圈和磁鐵作為驅(qū)動(dòng)模塊，所述線圈和磁鐵之間的電磁力使待測(cè)物體產(chǎn)生受迫運(yùn)動(dòng)；

當(dāng)線圈不通電后，線圈和磁鐵之間的電磁力消失，所述待測(cè)物體自由振動(dòng)；待測(cè)物體自由振動(dòng)時(shí)，所述線圈和磁鐵作為振動(dòng)信息獲取模塊，所述線圈相對(duì)于磁鐵做相對(duì)運(yùn)動(dòng)并切割磁感線產(chǎn)生模擬信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，其特征在于，所述處理控制模塊中包括計(jì)算模塊，所述計(jì)算模塊根據(jù)頻率提取算法可以得到此物體的共振頻率。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，其特征在于，所述頻率提取算法為時(shí)間域頻率提取算法；所述時(shí)間域頻率提取算法包括以下步驟:

S41，獲取數(shù)字信號(hào)的時(shí)域信號(hào)，并繪制時(shí)域曲線圖，所述曲線圖的橫軸為時(shí)間t,縱軸為數(shù)字信號(hào)的幅值Y；

S42，尋找曲線圖的波峰與波谷；

S43，設(shè)振動(dòng)周期為T，T/2等于曲線圖中相鄰近的波峰與波谷之間的時(shí)間差；計(jì)算共振頻率f，共振頻率f=1/T。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，其特征在于，所述波峰的尋找方法是：

比較等時(shí)間間隔分布的七個(gè)點(diǎn)的幅值大小，如果中間點(diǎn)的幅值同時(shí)大于其左右兩邊各三個(gè)點(diǎn)的幅值，則該點(diǎn)處為波峰；

所述波谷的確定方法是：

比較等時(shí)間間隔分布的七個(gè)點(diǎn)的幅值大小，如果中間點(diǎn)的幅值同時(shí)小于其左右兩邊各三個(gè)點(diǎn)的幅值，則該點(diǎn)處為波谷。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，其特征在于，所述頻率提取算法為頻率域頻率提取算法。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，其特征在于，所述頻率域頻率提取算法包括以下步驟:

S41’，使用FFT算法對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，以獲取信號(hào)的頻域特征，并得到頻率幅值圖，所述頻率幅值圖的橫軸為數(shù)字信號(hào)的頻率f’,縱軸為數(shù)字信號(hào)的幅值Y；

S42’，設(shè)置頻率搜索范圍，在該頻率搜索范圍內(nèi)尋找到最大幅值點(diǎn)，該最大幅值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率即為共振頻率。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取待測(cè)物體共振頻率的方法，其特征在于，所述頻率搜索范圍為50Hz~500Hz。