專利名稱：用于信號畸變測量和評估的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于對一個系統(tǒng)的各項特性進行測量和評估的裝置及方法，該系統(tǒng)傳遞一種電氣、聲音或機械信號，或者將這樣的信號轉(zhuǎn)換為另一種信號。該系統(tǒng)的特征在于，它具有至少一個信號輸入和至少一個信號輸出。這樣的系統(tǒng)的實例包括電聲轉(zhuǎn)換器(揚聲器，傳動器，耳機)、模擬域與數(shù)字域之間的轉(zhuǎn)換器、用于音頻數(shù)據(jù)的存儲媒體(CD，迷你光盤)以及有線和無線通信系統(tǒng)(光纖、高頻傳輸)。
背景技術(shù)：
在一個系統(tǒng)之中被轉(zhuǎn)換、傳送或者被存儲的信號可能由于該系統(tǒng)的各項特性(例如，固有的非線性)以及它們與被傳送的信號之間的相互作用而發(fā)生畸變?？赡苡捎谠肼?、環(huán)境聲或松動的連接而產(chǎn)生附加的隨機干擾，上述這些因素與被傳送的信號并無直接的關(guān)系。為評估信號畸變而提供的傳統(tǒng)技術(shù)典型地需要提供一個特定的激勵信號(單音調(diào)、多音調(diào)復(fù)合)，測量系統(tǒng)的輸出信號，并將時間信號變換到頻域，以便在輸出頻譜中搜尋在激勵信號中本來沒有的各附加分量。這種技術(shù)使得有可能在激勵頻率的倍頻中，以及在各頻率的和與差的任何組合中，識別諧波和互調(diào)分量。由國家和國際組織實行標(biāo)準(zhǔn)化的畸變測量對各畸變分量的幅度進行評估，而畸變分量的相位則被忽略。在大多數(shù)情況下，進行二次與三次畸變、總諧波畸變以及其他的簡單測量已經(jīng)足夠。例如，這些測量通常被用來評估常規(guī)揚聲器的非線性效應(yīng)(電動機和懸掛的非線性、非線性輻射)，這樣的非線性是與它們的工作原理直接有關(guān)的。
圖1示意性地表示這種類型的常規(guī)的信號畸變測量系統(tǒng)，它通過使用一種頻譜分析(快速傅里葉變換)，對由被測的系統(tǒng)1所產(chǎn)生的信號畸變進行傳統(tǒng)的測量。若激勵信號含有有限數(shù)目的音調(diào)，則可以應(yīng)用這種技術(shù)，并且每一種畸變分量都可以從基本音調(diào)中分離出來，并且被識別為一個諧波或互調(diào)分量。典型地，這種方法使用一個信號發(fā)生器2，它產(chǎn)生一個單音調(diào)，一個傳感器或測量輸入端4，一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)6，一個快速傅里葉變換(FFT)分析器8，以及一個方框10，用來計算以百分比表示的相對畸變dt。
然而，還有一些完全可以聽見的其他類型的揚聲器信號畸變不能用傳統(tǒng)的方法可靠地檢測出來。這些類型的畸變主要地是由于在設(shè)計或制造中的某些問題所產(chǎn)生的異常現(xiàn)象和缺陷所導(dǎo)致的。例如，揚聲器可能有這樣的缺陷，諸如一處松動的膠合連接產(chǎn)生蜂鳴聲，音圈與磁極末端發(fā)生磨擦，或者任何障礙物碰撞活動部件并產(chǎn)生小的卡嗒聲。由于這一類信號畸變是確定性的，所以它被稱為“觸發(fā)畸變”，即，它依賴于輸入信號，并且是在狀態(tài)變量(例如音圈位移)的特定條件下引起的。在少數(shù)實例中，這種觸發(fā)畸變可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生大的峰值。然而，其平均功率遠小于由具有穩(wěn)態(tài)特性的電動機和懸掛所引起的常規(guī)畸變的平均功率。由于觸發(fā)畸變的能量被分布在大量的高次諧波(＞40)上，并且每一個分量的信噪比很低，所以通過頻譜分析(快速傅里葉變換)來檢測觸發(fā)畸變不是一種可靠的方法。
美國專利第5,884,260號公開了一項發(fā)明，它通過使用一個濾波器組去測量時間信號的包絡(luò)來解決這個問題；這個方案示于圖2。信號發(fā)生器12為被測的系統(tǒng)14產(chǎn)生激勵信號。傳感器或測量輸入端16將其輸出送往一個濾波器組18，后者具有多個并聯(lián)連接的分支。每一個分支都包括串聯(lián)連接的一個帶通(BP)濾波器20、一個整流器22以及一個低通(LP)濾波器24。各帶通濾波器的通帶以及各低通濾波器的時間常數(shù)對應(yīng)于人聽覺系統(tǒng)的各項特性。各帶通濾波器在它們的通帶以外具有足夠的衰減，以便從諧波中分離出基波分量。各帶通濾波器20的振幅與相位響應(yīng)以及各低通濾波器24的時間常數(shù)改變著被分析信號的波形，并使其受到限制，以便檢出持續(xù)時間短但振幅很大的畸變。這個方法提供了一種與人的聽覺相關(guān)的畸變模式，但是不能與其他測量方法進行比較，并且從客觀的觀點來說是難以解釋的。
若觸發(fā)畸變或一種故障或缺陷現(xiàn)象的功率小于測量噪聲或由沒有任何缺陷的系統(tǒng)所固有的正常非線性所引起的常規(guī)畸變的功率，則在現(xiàn)有技術(shù)中的已知的各種技術(shù)就難以奏效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標(biāo)就是提供一種裝置和一種方法，用以更精確地測量一個系統(tǒng)的信號畸變，以及對這種畸變進行定量的評估。本發(fā)明還將揭示信號畸變與被傳送的信號以及該系統(tǒng)的各項特性之間的關(guān)系。在存在噪聲和常規(guī)畸變的情況下，能檢出小幅度的額外畸變。本發(fā)明將通過簡單的裝置來實現(xiàn)，并且它應(yīng)當(dāng)是牢靠的。其結(jié)果應(yīng)當(dāng)是可解釋的，并且可以與其他各種已知的方法進行比較。本發(fā)明將成為自動地檢測一個系統(tǒng)的不規(guī)則行為、故障和缺陷的基礎(chǔ)。諸如連接松動或環(huán)境噪聲那樣的隨機干擾將從確定性畸變中被分離出來。
通過在時域中對輸出信號波形的結(jié)構(gòu)進行評估，并使用振幅與相位信息二者，就能達到上述目標(biāo)。需要一個信號源，它向系統(tǒng)的輸入端提供人工的測試激勵信號、音樂，或任何其他激勵信號x。直接地或者使用專門的傳感器來監(jiān)測被測的系統(tǒng)的輸出信號y。激勵信號x以及被測量的系統(tǒng)輸出y都被送往一個誤差系統(tǒng)。該誤差系統(tǒng)產(chǎn)生一個誤差信號e，它以完全的時間解析度來描述瞬時的畸變。信號e被送往一個評估系統(tǒng)，在那里，它被轉(zhuǎn)換為便利的畸變測量，并研究它對于被測的系統(tǒng)的輸入或輸出信號特性或任何其他狀態(tài)變量的依賴性。通過使用確定性激勵信號x，就能知道這些特性，或者通過一個被提供激勵信號x或輸出信號y的信號分析器來提供這些特性。評估系統(tǒng)可以具有一個評估輸出，它可以指示系統(tǒng)的品質(zhì)或缺陷。評估系統(tǒng)可以令信號發(fā)生器去改變激勵信號的各項特性，以保證系統(tǒng)的最佳激勵以及提高評估的可靠性。
在誤差系統(tǒng)中，通過模擬被測的系統(tǒng)的各項傳遞特性來產(chǎn)生信號e。本發(fā)明有兩個實施例
—在一個實施例中，有一個模型系統(tǒng)，它估計被測的系統(tǒng)的不希望有的或干擾特性，并直接地產(chǎn)生誤差信號e。
—在可供選擇的實施例中，模型系統(tǒng)產(chǎn)生一個所需的輸出信號y’，它考慮了被測的系統(tǒng)的全部所需的特性。被測量系統(tǒng)的輸出y和所需的輸出y’之間的差值給出誤差信號e。在兩個實施例中，模型系統(tǒng)的各項特性依賴于從輸入信號x以及輸出信號y估計出來的各項參數(shù)?？梢詫Χ啻螠y量的各模型系統(tǒng)的各項參數(shù)進行存儲和求平均值。
此項技術(shù)使得可以從正常系統(tǒng)所固有的非線性或系統(tǒng)的其他所需的特性引起的常規(guī)畸變中，分離出因系統(tǒng)的缺陷或故障引起的額外的畸變。誤差信號e保留著被測的系統(tǒng)的輸出y’中畸變的全部相位與振幅信息。為了分離此種畸變，不需要應(yīng)用FFT、濾波或任何其他變換。能以完全的時間解析度來測量小峰值或者其他瞬態(tài)畸變，即使能量很小，也能檢出這樣的畸變。


以下的諸

了本發(fā)明的各項目標(biāo)、優(yōu)點和各實施例圖1是一種已知的信號畸變測量系統(tǒng)的方框圖。
圖2是另一種已知的信號畸變測量系統(tǒng)的方框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種信號畸變測量和評估系統(tǒng)的方框圖。
圖4是一種可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的信號畸變測量和評估系統(tǒng)的誤差系統(tǒng)的方框圖。
圖5是一種可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的信號畸變測量和評估系統(tǒng)的評估系統(tǒng)的方框圖。
圖6是一份圖，表示一種可以應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的信號畸變測量和評估系統(tǒng)的正弦激勵信號。
圖7是一份圖，表示來自被測的系統(tǒng)的示范性的輸出信號。
圖8描繪了可以由根據(jù)本發(fā)明的估算器系統(tǒng)算出的線性與非線性參數(shù)。
圖9是一份圖，表示由圖6所示的正弦激勵信號應(yīng)當(dāng)?shù)玫降乃璧妮敵鲂盘枴?br> 圖10是一份圖，表示隨瞬時頻率f變化的畸變V(f)以及總諧波畸變dt(f)。
圖11是一份圖，表示隨瞬時信號振幅y(t)變化的瞬時畸變V(y)。
具體實施例方式
圖3是一份方框圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一種信號畸變測量和評估系統(tǒng)的原理和信號流程。這種配置包括一個信號源26，它產(chǎn)生一個激勵信號x(t)，后者被送往被測的系統(tǒng)28的輸入端。該激勵信號可以是一個隨機信號或者確定性信號。噪聲、音樂、語音或其他自然的音頻信號都是隨機的激勵信號的例子。確定性激勵信號通常是一種由信號源產(chǎn)生的人工的測試信號(掃頻、音調(diào)、多音調(diào)復(fù)合)。
被測的系統(tǒng)28產(chǎn)生輸出信號y(t)，它使用一個傳感器(未示出)并且被送往一個誤差系統(tǒng)29的第一輸入端。該誤差系統(tǒng)有一個第二輸入端，它接受來自信號源26的激勵信號x(t)，該誤差系統(tǒng)產(chǎn)生一個誤差信號e(t)作為輸出。
本系統(tǒng)還包括一個評估系統(tǒng)44，它有一個被連接去接收誤差信號e(t)的輸入端48。評估系統(tǒng)44將誤差信號e(t)轉(zhuǎn)換為在輸出端45的畸變響應(yīng)V(f)，或者轉(zhuǎn)換為任何其他的畸變測量值。該測量值揭示畸變對瞬時頻率f的依賴關(guān)系(“V(f)”)，對輸出信號y(t)的振幅的依賴關(guān)系(“V(y)”)，或者對涉及非線性的任何其他狀態(tài)變量(例如，瞬時的音圈位移)的依賴關(guān)系。評估系統(tǒng)44還在控制輸出端42產(chǎn)生一個控制信號S?？刂菩盘朣依賴于y(t)的信號特性，并且被送往信號源26的一個控制輸入端46?？刂菩盘朣可以被用來改變激勵信號的特性(頻率、振幅)，以便向被測的系統(tǒng)提供最佳的激勵。
圖4表示誤差系統(tǒng)29的一個可能的實施例。該誤差系統(tǒng)含有一個模型系統(tǒng)30，一個減法電路32和一個估算器34。模型系統(tǒng)30在一個輸入端接收激勵信號x(t)，并向減法電路32的第一輸入端提供所需的輸出信號y’(t)。減法電路的第二輸入端接收作為被測系統(tǒng)28的輸出信號y(t)?？梢杂靡粋€簡單的差分放大器來實現(xiàn)減法電路32，它產(chǎn)生作為兩個輸入信號的差值的誤差信號e(t)，e(t)＝y(tǒng)(t)-y’(t)。誤差信號e(t)揭示瞬時的信號畸變與時間t的關(guān)系，它依賴于被測的系統(tǒng)28的各項特性、激勵信號x(t)的各項特性，以及模型系統(tǒng)30的各項傳遞特性。若模型系統(tǒng)30是一個模擬被測的系統(tǒng)的線性特性的線性系統(tǒng)，則系統(tǒng)28的所有非線性效應(yīng)都對誤差信號e(t)作出貢獻。若模型系統(tǒng)30是一個非線性系統(tǒng)，則可以在所需信號y’(t)中產(chǎn)生由常規(guī)的非線性所引起的非線性畸變，并具有與被測量信號y(t)中相同的振幅和相位。由減法電路32進行的減法運算導(dǎo)致在e(t)中的常規(guī)畸變的抵消，或者至少是減少。這樣，誤差信號e(t)揭示觸發(fā)畸變或者任何其他額外的畸變成分，即使畸變的幅度遠小于常規(guī)畸變的幅度，也能做到這一點。
要注意的是，x，y和e也可以換一種方式在頻域中給出定義，在這種情況下，誤差信號e(f)由下式給出e(f)＝y(tǒng)(f)-y’(f)。
模型系統(tǒng)30具有一個參數(shù)輸入端，它從估算器34接收一個參數(shù)矢量P。該參數(shù)矢量改變模型系統(tǒng)30的各項特性，諸如線性傳遞函數(shù)H(f)，脈沖響應(yīng)h(t)，或者各項非線性特性。估算器34產(chǎn)生最佳參數(shù)矢量P，以便使模型系統(tǒng)30適合于被測的特定系統(tǒng)。估算器34被提供以輸入信號x(t)和輸出信號y(t)。為了避免系統(tǒng)偏差，估算器34可以模擬包括非線性在內(nèi)的被測的系統(tǒng)的總的傳遞行為，然后在參數(shù)矢量P中分離出所需的各項特性。估算器34可以自適應(yīng)地產(chǎn)生各項參數(shù)，或者可以求出來自不同實現(xiàn)方法的參數(shù)矢量的平均值，隨后將一個最佳矢量P加以存儲，作為用于其他被測系統(tǒng)的一個參考。
圖5表示用于根據(jù)本發(fā)明的評估系統(tǒng)44的一個可能的實施例。評估系統(tǒng)44在其輸入端48接收誤差信號e(t)，并將其送往一個存儲器或存儲裝置50，后者產(chǎn)生一個延時的輸出信號e(t-T)。在輸入端48的瞬時誤差信號e(t)以及延時的輸出信號e(t-T)被送往一個相關(guān)器52，它產(chǎn)生瞬時畸變的測量值V(t)。
若激勵信號不是周期性的，或者若周期T為未知，則可以由下式來計算畸變測量值V(t)V(t)=|e(t)|y(t)′2+yk(t)2]]>這是一個相對測量值，它描述誤差信號e(t)的絕對值與所需信號y’(t)的包絡(luò)之間的比值。通過使用由所需信號y’(t)的希爾伯特(Hilbert)變換計算出來的分析信號yk(t)來對該包絡(luò)作出估算。
若信號源提供具有已知周期T的確定性信號x(t)，則誤差信號e(t)的序列可以互相比較，并且可以計算出附加的畸變測量值在N個周期中搜索到的誤差信號的最小值V(t)=emin(t)=mini=0N-1|e(t-iT)|]]>或算術(shù)平均值V(t)=e‾(t)=1NΣi=0N-1|e(t-iT)|]]>都是畸變測量值，它們能抑制隨機干擾(環(huán)境噪聲，連接松動)。
誤差相對平均值的最大偏離V(t)=emax(t)=maxi=0N-1(|e(t-iT)|-e‾(t))]]>可以被用來檢測隨機干擾(例如松動的電氣連接)。
瞬時畸變測量值V(t)是時間t的一個函數(shù)，并且依賴于瞬時信號y(t)的各項特性。為了簡化對這個測量值的解釋，用其他的信號特性(例如頻率和振幅)來取代時間是所需的。通過一個額定裝置56來完成此項映射。若該激勵信號是確定性的，則某些信號特性(瞬時頻率，振幅)以及時間t之間的關(guān)系為事先已知的。若任意信號被用作激勵信號，則經(jīng)由輸入端40向信號分析器54提供輸出信號y(t)，以識別這些特性。若信號分析器54識別出一個周期性信號，則可以將周期T送往存儲器50。若被測的系統(tǒng)(揚聲器)的物理結(jié)構(gòu)(非線性微分方程)為已知，并且作為先驗信息被送往信號分析器54，則可以確定重要的狀態(tài)變量(音圈位移x)。該系統(tǒng)的已確定的信息(振幅、頻率、狀態(tài)變量)被送往額定裝置56。額定裝置56將瞬時畸變顯示為瞬時頻率f的一個函數(shù)V(f)、瞬時振幅y的一個函數(shù)V(y)，或者兩個變量f和y的一個函數(shù)V(f，y)。函數(shù)V(f，y)可以被顯示為3維圖形，并揭示產(chǎn)生觸發(fā)畸變的各項條件(例如，瞬時時間、相位、極性、y的依賴性)。這些信息對于理解物理的原因(例如，音圈在空隙中的磨擦、敲擊背板、懸掛的機械限制)是有幫助的。
額定裝置56還可以在其輸出端42產(chǎn)生控制信號S，后者被送往信號源26的控制輸入端，以產(chǎn)生具有最佳特性的激勵信號。因此，振幅或頻譜分量可以被改變，以保證足夠的信噪比，或者保護被測的裝置，使之不進入過載狀態(tài)。
由額定裝置56在輸出端60產(chǎn)生的信號，通過使用一個額定值(0＜Q＜1)或者一個邏輯量(0＝通過或1＝失效)，來定量地描述被測的系統(tǒng)的品質(zhì)(Q)。可以使用簡單的閾值和已知的識別算法。
下列附圖更詳細地表示本發(fā)明的各個方面圖6表示由下式定義的正弦掃頻x(t)＝U0sin(2πf(t)t)，作為確定性激勵信號的一個實例，通常用于揚聲器的測量。頻率f(t)穩(wěn)定地隨著時間t而改變。在瞬時頻率與時間之間存在一種指數(shù)關(guān)系f(t)＝fstartαt上式使用初始頻率fstart，上述參數(shù)a影響頻率變化的速度。
圖7表示由圖6中的激勵信號x(t)激勵的一個揚聲器的近場中測量的聲壓時間信號y(t)。
圖8表示在估算器34中由下式計算出來的已識別的線性和非線性參數(shù)h(t)=FT-1{FT{y(t)}FT{x(t)}}]]>該方程式是經(jīng)傅里葉變換的聲壓輸出y(t)以及正弦掃頻輸入x(t)二者的比值的傅里葉逆變換。它揭示了基波和各諧波分量的脈沖響應(yīng)。由于瞬時頻率按照對數(shù)規(guī)律隨著時間增加，所以在h(t)中，各脈沖響應(yīng)被分開，并且可以通過加窗來進行評估。通過使用由下式定義的矩形加窗函數(shù) 就能從h(t)中提取脈沖響應(yīng)的所需部分hmod(t)＝w(t)·h(t)在被測的系統(tǒng)28中，若固有的非線性效應(yīng)被認為是不希望有的畸變，并且只有線性振幅與線性相位的變化才被認為是可以接受的，則以這樣一種方式來調(diào)整窗口函數(shù)w(t)的上下限t1和t2，使得在模型系統(tǒng)30中只考慮脈沖響應(yīng)的線性部分。因此，模型系統(tǒng)30只產(chǎn)生各基波分量，并且這些基波分量從誤差信號e(t)中被除去。
若某些諧波被認為是常規(guī)畸變，對被測的特定系統(tǒng)來說是典型的，則必須將相應(yīng)的非線性脈沖響應(yīng)分配給模型系統(tǒng)30。
圖9表示在模型系統(tǒng)30中，通過計算已加窗的脈沖響應(yīng)hmod(t)與激勵信號x(t)的卷積來產(chǎn)生的所需信號y′(t)＝hmod(t)*x(t)測量信號和估算信號之間的差值就是誤差信號e(t)＝y(tǒng)(t)-y′(t).可供選擇地，通過使用畸變窗口 的已加窗的脈沖響應(yīng)h(t)與激勵信號x(t)的卷積，就能產(chǎn)生誤差信號e(t)＝(h(t)-w(t)·h(t))*x(t)＝((1-w(t))·h(t))*x(t)＝(w′(t)·h(t))*x(t)圖10中的細曲線表示作為瞬時頻率f的一個函數(shù)的畸變測量值V(f)。圖10中的粗曲線表示根據(jù)IEC 60268的總諧波畸變的百分比dt(f)=Y(2f)2+Y(3f)2+....+Y(Nf)2Y(f)2+Y(2f)2+Y(3f)2+...+Y(Nf)2*100,]]>式中，使用了輸出信號的傅里葉變換Y(f)＝FT{y(t)}.
總的諧波畸變dt(f)描述涉及總信號的諧波畸變的平均功率，但是忽略了決定瞬時畸變的峰值的各信號分量的相位。若被測的系統(tǒng)的非線性可以主要地由低階非線性(例如，2階、3階特性)來表示，則總的諧波畸變dt(f)與瞬時畸變V(f)就是可比較的。當(dāng)在圖10中的被測的特定系統(tǒng)處于200Hz以上的頻率時，就是這樣的情形。瞬時畸變V(t)的各峰值比總的諧波畸變dt高出6-10dB。在100Hz以下，系統(tǒng)28在V(f)中產(chǎn)生100Hz以下的具有高峰值的非常短的干擾，它比總的諧波畸變高出30dB。在本例中，諧波畸變的高峰值因素是由揚聲器的機械系統(tǒng)的膠接松動引起的。比率系統(tǒng)56將瞬時的V(f)與閾值Vs(f)＝-20dB進行比較，并在評估輸出端60報告一個缺陷。
圖11表示作為瞬時信號振幅y(t)的一個函數(shù)的瞬時畸變V(y)。
以上的說明不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制用以實踐本發(fā)明的方法，在不背離本發(fā)明的廣義影響和意圖的前提下，可以包括許多其他的更改。
權(quán)利要求
1.一種用于對系統(tǒng)(28)的特性進行測量和評估的裝置，該系統(tǒng)傳遞一種電氣、聲音或機械信號，或者將這樣的信號轉(zhuǎn)換為任意信號，同時該系統(tǒng)具有至少一個信號輸入端和至少一個信號輸出端，所述裝置包括信號源(26)，它向所述系統(tǒng)的至少一個信號輸入端提供一個激勵信號x，誤差系統(tǒng)(29)，具有一個第一輸入端，被連接去接收所述系統(tǒng)的信號輸入，以及一個第二輸入端，被連接去接收所述系統(tǒng)的至少一個信號輸出之一y，所述誤差系統(tǒng)被配置在一個誤差輸出端產(chǎn)生一個誤差信號e，它表示在任何瞬間出現(xiàn)在信號輸出中的瞬時干擾和畸變，以及評估系統(tǒng)(44)，具有至少一個輸入端，被連接去接收所述誤差信號，并且具有至少一個評估輸出端(45)，所述評估系統(tǒng)被配置去表示所述系統(tǒng)的品質(zhì)和/或特性和/或故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述誤差系統(tǒng)包括模型系統(tǒng)(30)，它具有一個模型輸入端被連接去接收所述激勵信號x、一個模型輸出端y’、以及一個參數(shù)輸入端，所述模型系統(tǒng)被這樣配置，使得通過在所述參數(shù)輸入端改變參數(shù)P，就能改變其傳遞特性，以及估算器(34)，被連接去在各輸入端接收所述系統(tǒng)的信號輸入x和信號輸出y，并且被配置去產(chǎn)生所述參數(shù)P。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述誤差系統(tǒng)包括一個減法電路(32)，它有一個第一輸入端，被連接去接收信號輸出y(t)，以及一個第二輸入端，被連接去接收模型輸出y’，并且被配置去產(chǎn)生作為兩個輸入信號之差的所述誤差信號e＝y(tǒng)-y’。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述模型系統(tǒng)是一個線性系統(tǒng)，它模擬和/或存儲所述系統(tǒng)的各項線性傳遞特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述模型系統(tǒng)是一個非線性系統(tǒng)，它模擬和/或存儲所述系統(tǒng)的各項非線性傳遞特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述評估系統(tǒng)包括一個信號分析器(54)，它有一個輸入端，被連接去接收所述信號輸出y，并且被配置去產(chǎn)生一個分析器輸出，描述信號輸出y的瞬時特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該評估系統(tǒng)包括存儲器(50)，它有一個輸入端，用以接收誤差信號e(t)，并且它被配置去在一個輸出端產(chǎn)生一個延時的誤差信號e(t-T)，以及相關(guān)器(52)，它在各輸入端接收e(t)和e(t-T)，并且它被配置去產(chǎn)生一個輸出V(t)，在其中，從確定性畸變中將隨機畸變分離出來。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述評估系統(tǒng)包括額定裝置(56)，它被配置去產(chǎn)生所述評估輸出，使得所述誤差信號e作為所述分析器輸出的函數(shù)而被顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述信號源產(chǎn)生一個正弦音調(diào)，該音調(diào)具有隨時間而改變的頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述信號源在一個輸入端接收來自所述評估系統(tǒng)的控制信號S，并且響應(yīng)于所述控制信號，被配置去修改激勵信號x的各項特性，其中，所述控制信號S取決于所述信號輸出y的各項特性。
11.一種用于測量和評估系統(tǒng)(28)的特性的方法，該系統(tǒng)傳遞一種電氣、聲音或機械信號，或者將這樣的信號轉(zhuǎn)換為任意信號，同時該系統(tǒng)具有至少一個信號輸入端和至少一個信號輸出端，所述方法包括產(chǎn)生一個激勵信號，并將其送往系統(tǒng)的信號輸入端，檢測所述系統(tǒng)的實際輸出y，對該系統(tǒng)進行建模，以確定所述系統(tǒng)的所需信號輸出y’，以及從y中減去y’，以產(chǎn)生誤差信號e，它描述該系統(tǒng)在任何瞬時t的畸變和干擾。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述方法，還包括重復(fù)所述產(chǎn)生、檢測、建模和相減步驟，以獲得誤差信號e的不同實現(xiàn)，以及在誤差信號e中，從隨機部分中分離隨機畸變。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述方法，還包括通過分析誤差信號e對所述系統(tǒng)的瞬時頻率f和/或輸出幅度y和/或其他狀態(tài)變量的依賴性，來產(chǎn)生畸變測量值V。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述方法，還包括通過使用線性或非線性模型系統(tǒng)(30)，來產(chǎn)生所述所需信號輸出y’，以及通過計算在信號輸出端的實際信號y與在系統(tǒng)30的輸出端的所需信號y’之間的差值，來產(chǎn)生所述誤差信號e。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述方法，還包括基于所需的系統(tǒng)輸出以及該系統(tǒng)的可接受的畸變，來估算一個最佳的參數(shù)矢量P，以及使用所述參數(shù)矢量P，去調(diào)整所述系統(tǒng)的建模。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述方法，還包括分析所述信號輸出的各項信號特性，產(chǎn)生一個控制信號，以便基于所述各項信號特性，去改變激勵信號的各項特性，以及調(diào)整所述激勵信號，以保證該系統(tǒng)的最佳畸變測量。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述方法，還包括在一個存儲器中存儲所述參數(shù)矢量，對所述系統(tǒng)或者對具有相似特性的一個系統(tǒng)重復(fù)所述產(chǎn)生、檢測、建模和相減步驟，估算一個新的參數(shù)矢量，通過使用所述新的參數(shù)矢量以及存儲在所述存儲器之中的參數(shù)矢量，來產(chǎn)生一個平均參數(shù)矢量P，以及使用所述平均參數(shù)矢量P，去調(diào)整所述系統(tǒng)的建模。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對一個系統(tǒng)(28)的各項特性進行測量和評估的裝置，該系統(tǒng)傳遞一種電氣、聲音或機械信號，或者將一個激勵信號x轉(zhuǎn)換為另一個信號y。一個誤差系統(tǒng)(30)模擬該系統(tǒng)的傳遞行為，對所需的輸出信號y’進行估算，并產(chǎn)生一個誤差信號e，它揭示輸出信號y在任何瞬時t的額外畸變和干擾，并能揭示具有低功率的瞬態(tài)畸變的峰值，不然的話，該峰值可能被噪聲和常規(guī)畸變所掩蓋。誤差信號e被送往評估系統(tǒng)(44)，在那里，進行方便的畸變測量值計算，并且該畸變以相對于信號的各項特性(例如，瞬時頻率和振幅)的方式被顯示。該評估系統(tǒng)還可以產(chǎn)生一個控制輸出(42)，用以修改信號x，以保證系統(tǒng)的最佳激勵。
文檔編號H04R29/00GK1449136SQ03108708
公開日2003年10月15日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月30日
發(fā)明者沃爾夫?qū)た死锱鍫? 尤爾夫·塞德爾 申請人:克利佩有限公司