[發明專利]一種信號幅值精確估計方法

在審

• 申請號: 202011380636.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112541156A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 趙益民;孫開鋒;張濤;高智勇
• 申請（專利權）人: 西安精密機械研究所
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F17/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

本發明涉及一種對單頻正弦信號平均幅值計算方法，適用于需要獲取精確信號幅值的工程分析和性能評估。本發明提出一種便于計算機程序實現的檢測方法，使用較小樣本數據，可計算單頻正弦信號的幅值，過程耗時短、結果精確，可用于解決在設備工程研制中的實際問題。本發明邏輯性強，易于計算機程序實現、通用性較好可在測試設備中應用，能夠大大提高計算結果的準確程度，對信號頻率的估算精度相比頻率分辨率，提高了4倍以上。而且，相比于傳統FFT(快速傅立葉變換)方法，需要的樣本點數也大大降低，相應地減少了計算耗時。

技術領域

本發明涉及一種對單頻正弦信號平均幅值計算方法，適用于需要獲取精確信號幅值的工程分析和性能評估。

背景技術

在某設備系統研制中，需要精確了解某些產品輸出信號的信號幅度，故而精確計算信號幅度數據十分重要。

獲取信號幅度的方法很多。盡管存在多種信號幅度獲取方法，大多獲得的數據精確度不高或因成本、耗時等因素難以實現。目前，精確的信號幅值計算方法是采用極大樣本點數的平均分析方法，并且需要容忍很大的數字計算耗時。然而在高采樣率下，要獲得高精確要求的信號幅值，需要極大的樣本數據和耗時，導致實施難度增大。尋求一種較小樣本數據下，計算耗時短、結果精確的信號幅度獲取方法很有實用價值。

發明內容

本發明解決的技術問題是：為了克服現有技術的不足，實現利用較小樣本數據，快速精確計算單頻正弦信號的幅值。本發明提出一種便于計算機程序實現的檢測方法，使用較小樣本數據，可計算單頻正弦信號的幅值，過程耗時短、結果精確，可用于解決在設備工程研制中的實際問題。

本發明的技術方案是：一種信號幅值精確估計方法，包括下述步驟：

步驟1：對被分析的單頻正弦信號進行數字采樣，采樣率為Fs，形成連續的數字信號序列，記為X：X＝{x_i}(i＝0,1,2……N-1)；

步驟2：對X進行進行PSD功率譜分析，得X的功率譜SPF，在SPF左半數值中尋找最大數值，記為(n，C)，C為最大數值，n為最大數值所在的序號。取n左右各2個SPF元素，依次記為(n-2，A)、(n-1，B)、(n+1，D)、(n+2，E)；

步驟3：將各數據帶入公式(1)計算，可以得到被測信號的幅值Amp。

本發明進一步的技術方案是：所述步驟1中，已知道該單頻正弦信號的信號頻率為Fsig。

本發明進一步的技術方案是：采樣后，按照DFT要求形成數字信號序列。

本發明進一步的技術方案是：所述要求為：樣本數記為N，N為2的正整數次冪。

發明效果

本發明的技術效果在于：本發明的方法邏輯性強，易于計算機程序實現、通用性較好可在測試設備中應用，能夠大大提高計算結果的準確程度，對信號頻率的估算精度相比頻率分辨率，提高了4倍以上。而且，相比于傳統FFT(快速傅里葉變換)方法，需要的樣本點數也大大降低，相應地減少了計算耗時。

附圖說明

圖1：信號功率譜取值圖

圖2：示例1信號圖

圖3：示例1信號功率譜圖

圖4：示例2信號圖

圖5：示例2信號功率譜圖

具體實施方式