[發明專利]一種基于諧波的頻率響應測量系統及方法

在審

• 申請號: 202110865727.6
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113624269A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 馮向東;趙博
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明屬于線性系統頻率響應測量技術領域，公開了一種基于諧波的頻率響應測量系統和方法。利用占空比為50%的方波作為測量信號，把測量系統中的模數轉換器過采樣率設置為半整數，通過數學運算一次得到待測線性系統在多個頻點上的頻率響應。本發明提出的測量系統和方法，具有測量效率高、測量成本低的優點。

技術領域

本發明屬于線性系統頻率響應測量技術領域，尤其涉及一種基于諧波的頻率響應測量系統及方法。

背景技術

線性系統廣泛存在。測量線性系統頻率響應很重要。

測量線性系統頻率響應，常用的方法有點頻法、掃頻法等。點頻法和掃頻法都是使用正弦信號作為測量信號輸入待測線性系統。施加一次正弦信號進行一次測量，只能得到一個頻點上的頻率響應。而且，點頻法和掃頻法都需要正弦波產生電路，而正弦波產生電路比起方波產生電路，具有電路更復雜、成本更高等缺點。

所以，點頻法和掃頻法存在著測量效率相對較低、測量成本相對較高的問題。它們不能應用在對測量效率或測量成本有高要求的場景。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于諧波的頻率響應測量系統及方法,以解決點頻法和掃頻法存在的測量效率相對較低、測量成本相對較高的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明的一種基于諧波的頻率響應測量系統及方法的具體技術方案如下：

一種基于諧波的頻率響應測量系統，包括：

一個頻率可控方波生成器，輸入是計算控制單元輸出的控制信號Ctrl0，輸出是方波信號x(t)；

一個待測線性系統，輸入是頻率可控方波生成器輸出的方波x(t)，輸出m(t)接入信號調理電路；

一個信號調理電路，輸入是待測線性系統的輸出m(t)和計算控制單元輸出的控制信號Ctrl2，輸出y(t)接入模數轉換器；

一個模數轉換器，輸入是信號調理電路的輸出y(t)和計算控制單元輸出的控制信號Ctrl1，輸出碼字y(n)接入計算處理單元；

一個計算處理單元，輸入是模數轉換器輸出的碼字y(n)，輸出控制信號Ctrl0、Ctrl1和Ctrl2分別接入頻率可控方波生成器、模數轉換器和信號調理電路，并輸出測量結果。

本發明還公開了一種基于諧波的頻率響應測量方法，包括若干個測量輪次，每個測量輪次包括以下四個步驟：

第一步，根據目標測量頻率，計算控制單元設定方波生成器生成的方波頻率f₀和方波幅度等參數，設定信號調理電路的低通截止頻率f_C和模數轉換器過采樣率OSR，啟動方波生成器，其中過采樣率OSR是半整數；

第二步，計算處理單元調整信號調理電路的增益A_V，保證模數轉換器的輸入處在接近滿量程、未飽和的狀態；

第三步，計算處理單元對模數轉換器輸出的結果y(n)進行K點DFT計算，得到在頻率點f₀、3f₀、5f₀、……Mf₀處信號y(t)的頻譜數據Y(f₀)、Y(3f₀)、Y(5f₀)、……Y(Mf₀)，其中M是奇數且滿足MOSR；