專(zhuān)利名稱(chēng)：裝置的響應(yīng)信號(hào)的諧波部分和非諧波部分的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)裝置(例如聲電裝置或電裝置)的響應(yīng)信號(hào) 的諧波部分和非諧波部分進(jìn)行確定的方法，該方法包括將輸入信號(hào)提 供給裝置以便使裝置利用響應(yīng)信號(hào)來(lái)做出響應(yīng)，其中輸入信號(hào)是頻率 連續(xù)增大或者連續(xù)減小的正弦信號(hào)。
本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可被直 接載入諸如數(shù)字信號(hào)處理器之類(lèi)的可編程裝置的存儲(chǔ)器，該計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品包括軟件代碼部分，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在所述裝置上運(yùn)行 時(shí)，軟件代碼部分用于執(zhí)行根據(jù)第一段所述的方法的步驟。
本發(fā)明還涉及諸如數(shù)字信號(hào)處理器之類(lèi)的一種可編程裝置，其 適用于處理在上一段所提到的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在各種技術(shù)應(yīng)用中，例如在質(zhì)量控制中，技術(shù)元件或者技術(shù)裝 置(例如，諸如聲電換能器之類(lèi)的聲電裝置)的傳遞函數(shù)必須被確定 為頻率的函數(shù)。
一般來(lái)說(shuō)，傳遞函數(shù)是系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系的數(shù)學(xué)表 達(dá)式。例如，傳遞函數(shù)通常被用在對(duì)單輸入單輸出聲電裝置或模擬電 子電路的分析中。對(duì)于時(shí)間連續(xù)的輸入信號(hào)x(t)和輸出信號(hào)y(t)， 在其最簡(jiǎn)單的形式中，傳遞函數(shù)是輸入的拉普拉斯變換X(s)與輸出 Y(s)之間的線性映射:
Y(s)=H(s)X(s)
或者H(s^Y(s)/X(s)
其中H(s)是線性時(shí)變系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。
為了確定傳遞函數(shù)，必須將適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?hào)提供給元件或者裝 置，以便使元件或裝置利用響應(yīng)信號(hào)做出響應(yīng)。如果假設(shè)輸入信號(hào)是純正弦信號(hào)，那么響應(yīng)信號(hào)可被粗略地分為根本上不同的三個(gè)部分-
a) 與輸入信號(hào)頻率相同的正弦函數(shù)，
b) 諧波部分(頻率為輸入信號(hào)頻率的整數(shù)倍的正弦函數(shù))，
c) 非諧波部分(提取出分量a和b之后信號(hào)的剩余部分)。
已知可通過(guò)使用傅立葉變換或類(lèi)似數(shù)學(xué)算法來(lái)確定響應(yīng)信號(hào)的
部分a)和b)，即正弦函數(shù)以及諧波部分。這些算法要求輸入信號(hào) 具有恒定的頻率。因此，"步進(jìn)"正弦信號(hào)被用作輸入信號(hào)來(lái)確定響 應(yīng)信號(hào)的所述部分的頻率相關(guān)性。這些步進(jìn)正弦信號(hào)在特定的時(shí)期內(nèi) 具有恒定的頻率。隨后，在很短的切換時(shí)間(跳轉(zhuǎn))內(nèi)，頻率被切換 至將被分析的下一個(gè)頻率值。
理論上，隨后可以通過(guò)減去所確定的信號(hào)部分a)和b)來(lái)確定 響應(yīng)信號(hào)的部分c)，即非諧波部分。但是，這一處理包含了非常高 的計(jì)算負(fù)擔(dān)，這是因?yàn)檫€要精確地確定相位位置，并且在響應(yīng)信號(hào)的 采樣速率未遠(yuǎn)高于將要分析的頻率時(shí)可能出現(xiàn)較大錯(cuò)誤。此外，對(duì)于 具有傳輸途徑中的特征頻率的技術(shù)元件的情況，正弦信號(hào)被切換至另 一頻率時(shí)出現(xiàn)的輸入信號(hào)中的所述跳轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致這些特征頻率的激發(fā)，
而這隨后會(huì)被錯(cuò)誤地解釋為輸入信號(hào)的非諧波部分。
在許多情況下(例如在揚(yáng)聲器的聲測(cè)量期間)，能夠確定不包 含輸入信號(hào)頻率的頻帶中的非諧波部分。所述頻帶中的信號(hào)的平均幅 度或能值構(gòu)成了一個(gè)很好的傳遞函數(shù)品質(zhì)系數(shù)，并且可以通過(guò)諸如簡(jiǎn) 單濾波或Hibert變換之類(lèi)的已知算法來(lái)很容易地確定該平均幅度或 能值。這樣，可以極大地減少計(jì)算時(shí)間。
為了避免輸入信號(hào)(輸入信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)至少應(yīng)該 是連續(xù)的)中的跳轉(zhuǎn)對(duì)傳輸途徑中的諧振的激發(fā)，已知的可以采用其 頻率隨時(shí)間連續(xù)增大或減小的輸入信號(hào)(也稱(chēng)為"線性調(diào)頻"信號(hào)-在聲學(xué)中，對(duì)數(shù)函數(shù)常被用于該目的)。
所述已知措施產(chǎn)生了兩種用于確定各個(gè)部分的簡(jiǎn)單方法，但是 必須執(zhí)行兩個(gè)不同的測(cè)量操作。由于實(shí)施兩個(gè)不同的測(cè)量操作并且由 于步進(jìn)信號(hào)產(chǎn)生了較長(zhǎng)的瞬變時(shí)間，所以測(cè)量時(shí)間特別地長(zhǎng)。
從文獻(xiàn)WO 02/25997A1己知了一種測(cè)試聲電裝置的方法，其中
5將測(cè)試信號(hào)提供給裝置，以便使裝置利用響應(yīng)信號(hào)來(lái)做出響應(yīng)。測(cè)試 信號(hào)優(yōu)選地為掃頻或步進(jìn)正弦波信號(hào)。響應(yīng)信號(hào)被捕獲，并針對(duì)瞬變 進(jìn)行分析，并且從瞬變中提取出表示瞬變的信息。對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分 析包括在一個(gè)或多個(gè)不同頻帶中進(jìn)行帶通濾波、對(duì)經(jīng)帶通濾波后的 信號(hào)進(jìn)行校正、以及對(duì)校正后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波。對(duì)針對(duì)瞬變進(jìn)行 過(guò)分析之后的信號(hào)求微分。微分之后，在各個(gè)頻帶中，信號(hào)表示來(lái)自 被測(cè)試裝置的響應(yīng)信號(hào)的斜率或者斜度，并且它們是對(duì)被測(cè)試裝置中 可能的異音(rub and buzz)的存在與否的量化測(cè)量結(jié)果。在例如揚(yáng)聲
器換能器的質(zhì)量控制中，這些斜度信號(hào)中的每一個(gè)都與預(yù)定閾值相比 較。只有斜度值完全處于閾值以下的換能器才被認(rèn)為通過(guò)了質(zhì)量控制
領(lǐng)!l試。
但是，已知方法存在這樣的缺點(diǎn)，即，測(cè)量時(shí)間和計(jì)算負(fù)擔(dān)非 常高并且/或者只能確定傳遞函數(shù)的各個(gè)部分中的子集。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供說(shuō)明書(shū)第一段所定義的類(lèi)型的方法， 其中避免了上述缺點(diǎn)。具體地說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種對(duì)裝 置或元件的響應(yīng)信號(hào)的諧波部分和非諧波部分進(jìn)行確定的方法，其中 通過(guò)適當(dāng)量的信號(hào)處理，可以使測(cè)量和計(jì)算時(shí)間最小化。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種對(duì)裝置(例如聲電裝置或電裝 置)的響應(yīng)信號(hào)的諧波部分和非諧波部分進(jìn)行確定的方法，該方法包 括如下步驟
將輸入信號(hào)提供給裝置，以便使裝置利用響應(yīng)信號(hào)做出響應(yīng)， 其中輸入信號(hào)是具有連續(xù)增大或連續(xù)減小的頻率的正弦信號(hào)， 俘獲響應(yīng)信號(hào)，
將所俘獲的響應(yīng)信號(hào)從時(shí)間域變換至相位域，并且對(duì)經(jīng)過(guò)相位 域變換的響應(yīng)信號(hào)就其諧波部分和/或非諧波部分進(jìn)行分析，或者在 定義輸入信號(hào)(is)時(shí)建立參考函數(shù)，并借助通過(guò)對(duì)參考函數(shù)進(jìn)行數(shù) 值積分而執(zhí)行的傅立葉變換來(lái)分析響應(yīng)信號(hào)(RS)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其可直接載入可編程裝置的存儲(chǔ)器中，該可編程裝置可以是數(shù)字信號(hào)處理器， 該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括軟件代碼部分，用于在所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品運(yùn) 行在所述裝置上時(shí)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，最后還提供了一種可編程裝置，該可編程 裝置可以是數(shù)字信號(hào)處理器，該可編程裝置具有算術(shù)邏輯單元和存儲(chǔ) 器，并適于處理如上一段所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明的特征提供了這樣的優(yōu)勢(shì)，即，在一個(gè)測(cè)量操作中 通過(guò)適當(dāng)量的信號(hào)處理確定了響應(yīng)信號(hào)的所有部分，從而使測(cè)量和計(jì) 算時(shí)間最少。
為了能夠通過(guò)執(zhí)行針對(duì)特定頻率點(diǎn)的傅立葉分析來(lái)對(duì)經(jīng)相位域 轉(zhuǎn)換的響應(yīng)信號(hào)就其諧波部分和/或非諧波部分進(jìn)行分析，建議定義 經(jīng)相位域轉(zhuǎn)換的響應(yīng)信號(hào)的子域，其中子域涵蓋了較低邊界頻率和較 高邊界頻率之間的所有頻率，并且其中，定義了所述子域中的標(biāo)稱(chēng)頻 率，以將其用作執(zhí)行傅立葉分析的頻率點(diǎn)。
為了以較少計(jì)算花費(fèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)傅立葉分析并得到較好的結(jié)果，還 建議以恒定時(shí)間間隔對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行采樣，并且利用輸入信號(hào)的瞬 時(shí)頻率來(lái)對(duì)采樣值進(jìn)行加權(quán)，從而將所俘獲的響應(yīng)信號(hào)從時(shí)間域變換 至相位域。隨后，利用加權(quán)后的采樣值來(lái)執(zhí)行傅立葉分析。
通過(guò)將標(biāo)稱(chēng)頻率分配給經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)的每個(gè)子 域，并且在所述標(biāo)稱(chēng)頻率下執(zhí)行對(duì)經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)的傅立 葉分析，可以進(jìn)一步降低計(jì)算花費(fèi)。 一個(gè)簡(jiǎn)單但充分精確的方式是將 所述子域的邊界頻率間的中心頻率確定為所述標(biāo)稱(chēng)頻率。
為了使計(jì)算時(shí)間最少，適合的是，在定義輸入信號(hào)時(shí)建立用于 子域的參考函數(shù)。通過(guò)該參考函數(shù)，傅立葉變換被簡(jiǎn)化為數(shù)值積分。 當(dāng)參考函數(shù)被定義為具有輸入信號(hào)的整數(shù)倍頻率的正弦函數(shù)時(shí)，可以 很容易地執(zhí)行數(shù)值積分。參考函數(shù)可以是表格的形式。
為了避免必須在每次測(cè)量期間對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，建議在建 立參考函數(shù)時(shí)對(duì)其進(jìn)行加權(quán)。但是，應(yīng)該注意的是，只有在對(duì)相同的 輸入信號(hào)執(zhí)行幾次測(cè)量的情況下(即，例如在質(zhì)量控制測(cè)試系統(tǒng)中將 要測(cè)量多個(gè)裝置時(shí))，該方式的優(yōu)點(diǎn)才會(huì)顯現(xiàn)。
7可以看出，本發(fā)明方法的特征可在裝置或元件測(cè)試單元中直接 實(shí)現(xiàn)，例如用于測(cè)試聲電裝置的質(zhì)量的裝置。
根據(jù)下文將要描述的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述方面以及其 它方面將變得明顯，并且將參照該示例性實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的上述方 面以及其它方面進(jìn)行描述。


下文將參考示例性實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明并不 限于該示例性實(shí)施例。
圖l示出了用于測(cè)試聲電換能器的測(cè)試系統(tǒng)的示意性電路框圖， 在該測(cè)試系統(tǒng)中實(shí)施了根據(jù)本發(fā)明的方法。
圖2A示出了具有恒定幅值和連續(xù)增大的頻率的輸入信號(hào)在時(shí)間 域中的示圖。
圖2B示出了圖2A的輸入信號(hào)的一部分在頻率域中的表示。
圖3示出了響應(yīng)信號(hào)在時(shí)間域中的示圖。
圖4示出了圖3的經(jīng)變換后的響應(yīng)信號(hào)在相位域中的示圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于測(cè)試類(lèi)似聲電換能器之類(lèi)的裝置2的測(cè)試系統(tǒng) 的示意性電路框圖。該測(cè)試系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器1，該信號(hào)發(fā)生器1 能夠在其輸出端提供頻率會(huì)連續(xù)改變的電正弦波信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器1 的輸出端連接至將被測(cè)試的裝置2，在本實(shí)施例中，該裝置2為聲電 揚(yáng)聲器。信號(hào)發(fā)生器1所產(chǎn)生的信號(hào)被提供作為裝置2的輸入信號(hào) IS。輸入信號(hào)IS使裝置2以聲信號(hào)AS做出響應(yīng)。該聲信號(hào)AS被麥 克風(fēng)3俘獲并且被轉(zhuǎn)換成電響應(yīng)信號(hào)RS。麥克風(fēng)3是一個(gè)高品質(zhì)測(cè) 量麥克風(fēng)，所以為了便于描述，可認(rèn)為它在不扭曲信號(hào)的情況下將聲 信號(hào)AS轉(zhuǎn)換成電響應(yīng)信號(hào)RS。響應(yīng)信號(hào)RS被饋入可編程數(shù)字信號(hào) 處理器4，該信號(hào)處理器4適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。信號(hào)處理器 4經(jīng)由控制線路5控制信號(hào)發(fā)生器1，從而信號(hào)處理器4控制了輸入 信號(hào)IS的幅度和頻率。信號(hào)處理器4包括用于以恒定的采樣速率來(lái)對(duì)響應(yīng)信號(hào)RS進(jìn)行數(shù)字采樣的采樣裝置4a。信號(hào)處理器的結(jié)果OUT 可能是所測(cè)試的裝置2的傳遞函數(shù)或者其相關(guān)部分，例如諧波部分和 非諧波部分，或者可能例如是表示裝置2是否通過(guò)了質(zhì)量測(cè)試的信 號(hào)。應(yīng)該注意的是，揚(yáng)聲器的傳遞函數(shù)正常情況下應(yīng)該僅具有諧波部 分。因此，當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理器4對(duì)響應(yīng)信號(hào)RS的分析得出非諧波部 分時(shí)，則可認(rèn)為揚(yáng)聲器有缺陷(例如膜與揚(yáng)聲器的支撐部件緊靠)， 因此應(yīng)該拋棄或者維修該揚(yáng)聲器。
根據(jù)本發(fā)明，提供給裝置2的輸入信號(hào)IS是頻率連續(xù)增大的正 弦信號(hào)，即所謂的"線性調(diào)頻"信號(hào)。在圖2A中，在時(shí)域中示出了 輸入信號(hào)IS (圖示IS (t))。圖2B的圖示IS (f)是輸入信號(hào)IS 在頻域中的表示。圖示IS(f)的寬度w取決于頻率增大速率。在特定 時(shí)期內(nèi)，頻率變化得越快，寬度w越寬。
根據(jù)本發(fā)明，響應(yīng)信號(hào)RS的所有分量都將被數(shù)字信號(hào)處理器4 所確定，即與輸入信號(hào)頻率相同的正弦函數(shù)、諧波部分(頻率為輸入 信號(hào)的頻率的整數(shù)倍的正弦函數(shù))、以及非諧波部分。
通過(guò)分別提供頻率連續(xù)增大或減小的輸入信號(hào)IS，所要求的測(cè) 量和計(jì)算時(shí)間可最小化，這是因?yàn)椴粫?huì)浪費(fèi)由于瞬變和步進(jìn)正弦信號(hào)
的情況下可能出現(xiàn)的響應(yīng)時(shí)間而損失用于測(cè)量的時(shí)間。由于將被測(cè)試 的裝置2可能具有一些高Q系數(shù)的諧振，所以輸入信號(hào)IS的頻率變 化速率必須較低，從而所述諧振以全幅度可見(jiàn)。但是，將頻率連續(xù)增 大或減小的正弦信號(hào)提供作為輸入信號(hào)IS仍然優(yōu)選于步進(jìn)正弦信 號(hào)，原因在于，在后一種情況下，頻率密度必須非常高以便確保能夠 可靠地檢測(cè)到高Q系數(shù)的諧振。因此，為步進(jìn)信號(hào)而耗費(fèi)的時(shí)間將更 長(zhǎng)。
基本上，到目前為止，測(cè)量操作的持續(xù)時(shí)間被最小化并且響應(yīng) 信號(hào)RS的非諧波部分可被確定，但是由于響應(yīng)信號(hào)RS中的連續(xù)頻率 變化，所以還不能通過(guò)對(duì)響應(yīng)信號(hào)RS進(jìn)行簡(jiǎn)單的傅立葉變換，來(lái)確 定與輸入信號(hào)IS具有相同頻率的正弦函數(shù)、以及響應(yīng)信號(hào)RS的諧波 部分。為了克服這一缺點(diǎn)，本發(fā)明提出將響應(yīng)信號(hào)RS從"時(shí)間域" 變換至信號(hào)的"相位域"，現(xiàn)在將通過(guò)參考圖3和圖4來(lái)對(duì)此進(jìn)行解
9釋。圖3示出了響應(yīng)信號(hào)RS在時(shí)間域中的示圖，圖4示出了經(jīng)變換 的響應(yīng)信號(hào)RS在相位域中的示圖。將響應(yīng)信號(hào)RS從時(shí)間域變換至相 位域意味著時(shí)間軸被拉伸。換言之，以恒定采樣速率來(lái)對(duì)響應(yīng)信號(hào) RS進(jìn)行采樣，從而得到采樣值si (其中i二l， 2…)。由于恒定采樣 速率的原因，每個(gè)響應(yīng)信號(hào)RS周期所得到的釆樣值si的數(shù)目隨著頻 率的增大而減少。例如，當(dāng)響應(yīng)信號(hào)RS的頻率為大約100Hz時(shí)，在 信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)將獲得十個(gè)采樣值sl至s10 (假設(shè)每秒獲取1000 次采樣)。當(dāng)響應(yīng)信號(hào)RS的頻率達(dá)到大約33333Hz時(shí)，在一個(gè)周期 內(nèi)僅能獲取三個(gè)采樣值s30至s32。嚴(yán)格地說(shuō)，由于連續(xù)的頻率變化， 采樣值的數(shù)量已經(jīng)在一個(gè)周期的多個(gè)部分中改變。
應(yīng)該理解的是，數(shù)字信號(hào)處理器4不僅適于測(cè)量采樣值si的幅 度，并且也適于將正確的相位分配給每個(gè)采樣值si。為了便于理解 本發(fā)明，應(yīng)該注意到是，響應(yīng)信號(hào)RS從時(shí)間域到相位域的變換可被 想像成針對(duì)相位來(lái)描繪采樣值si的幅度，從而產(chǎn)生經(jīng)變換的響應(yīng) 信號(hào)TRS，該響應(yīng)信號(hào)TRS是具有恒定周期(即頻率不變)的偽正弦 波信號(hào)。這在數(shù)學(xué)上等同于對(duì)具有輸入信號(hào)IS的當(dāng)前頻率的每個(gè)采 樣值si進(jìn)行加權(quán)。在圖3禾口圖4的示例中，對(duì)100Hz(即99Hz和101Hz 之間)下的采樣值sl至slO的加權(quán)為1/10(因?yàn)楂@取了十個(gè)采樣值)， 并且對(duì)33333Hz(即33233Hz和33433Hz之間)下的采樣值s30至s32 的加權(quán)為1/3 (因?yàn)橹猾@取了三個(gè)采樣值)。 一般來(lái)說(shuō)，該規(guī)律可被 設(shè)置成頻率越高，采樣值si的權(quán)重越髙。
借助這個(gè)加權(quán)后的信號(hào)，可以通過(guò)合理的方式來(lái)執(zhí)行對(duì)變換后 的響應(yīng)信號(hào)的預(yù)定子域的傅立葉分析。例如，子域SRIOO、 SR333、 SRi可被定義為響應(yīng)信號(hào)RS的一個(gè)或多個(gè)周期。應(yīng)該理解的是，在 這種情況下，子域SRIOO、 SR333、 Sri的寬度在時(shí)間域中將隨著響應(yīng) 信號(hào)RS頻率的增大而減小(參見(jiàn)圖3)，但是在相位域中將保持恒 定(參見(jiàn)圖4)。
可通過(guò)將標(biāo)稱(chēng)頻率fn100、 fn333…fni分配給每個(gè)子域SRi來(lái) 適當(dāng)?shù)孛枋雒總€(gè)子域SRi。標(biāo)稱(chēng)頻率fni可被確定為子域SRIOO、 SR333、 Sri的邊界頻率(分別為99Hz、 101Hz以及33233Hz、 33433Hz)之間的中心頻率(例如100Hz、 33333Hz)。隨后，在所述標(biāo)稱(chēng)頻率 (fnlOO…fni)下執(zhí)行對(duì)經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)TRS的傅立葉分 析。
但是，為了使計(jì)算時(shí)間最少，更恰當(dāng)?shù)氖窃诙x輸入信號(hào)IS時(shí) 建立參考函數(shù)，并且使用這些參考函數(shù)經(jīng)由數(shù)值積分來(lái)執(zhí)行傅立葉變 換。
根據(jù)幅度""(w)、 6Jw)的一般公式，如果響應(yīng)信號(hào)RS被加權(quán)， 那么參考函數(shù)是頻率為輸入信號(hào)IS的整數(shù)倍的正弦函數(shù)
6 ( ) = J";k;(O雄)cos(柳,) n=l， 2， 3."
其中是預(yù)先已知的縮放系數(shù)，并且乘積[A:(0sinOW)]和 [A:Wcos("紐)]是可預(yù)先計(jì)算的參考函數(shù)，這是因?yàn)檫@些乘積中出現(xiàn)的所 有系數(shù)都是己知的。上面等式中的信號(hào)x(t)對(duì)應(yīng)于圖3中的信號(hào)RS。 乘法[x(t)k(t)]等同于從時(shí)間域到相位域的變換。
例如，可采用一組參考函數(shù)，該參考函數(shù)包括基頻和該基頻的前 五個(gè)諧波頻率，其中基頻分別對(duì)應(yīng)于前面提到的響應(yīng)信號(hào)RS和變換后 的響應(yīng)信號(hào)TRS的子域的標(biāo)稱(chēng)頻率。
為了使為響應(yīng)信號(hào)RS的加權(quán)不是必須在每個(gè)測(cè)量期間執(zhí)行，可 以在建立參考函數(shù)時(shí)對(duì)其進(jìn)行加權(quán)。從而可以省略測(cè)量操作之后的這 個(gè)計(jì)算步驟。但是，只有在對(duì)相同的預(yù)定輸入信號(hào)IS執(zhí)行幾次測(cè)量時(shí)， 對(duì)參考函數(shù)進(jìn)行加權(quán)的優(yōu)點(diǎn)才會(huì)顯現(xiàn)。因此，這在對(duì)例如聲電裝置的 生產(chǎn)進(jìn)行檢査的過(guò)程中尤其有用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可總結(jié)如下
- 僅僅需要一個(gè)用于確定響應(yīng)信號(hào)RS的所有基本部分的測(cè) 量操作；
- 可能的最短輸入信號(hào)IS可被使用；
- 通過(guò)加權(quán)后的參考函數(shù)，使計(jì)算負(fù)擔(dān)保持為最少；
- 由于輸入信號(hào)IS的連續(xù)頻率變化，不會(huì)很容易地忽視具 有非常高的Q系數(shù)的諧振；- 由于較短測(cè)量和計(jì)算時(shí)間，可對(duì)制造條件進(jìn)行遠(yuǎn)遠(yuǎn)更好
的調(diào)節(jié)。
可以看出，除了將響應(yīng)信號(hào)RS變換至相位域之外，還可以通過(guò) 將參考函數(shù)變換至?xí)r間域、并且在此將其用于響應(yīng)函數(shù)的傅立葉變換 來(lái)執(zhí)行本發(fā)明，原因在于這在數(shù)學(xué)上是模擬操作，這是應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員所公知的。
本發(fā)明方法可被實(shí)現(xiàn)為硬件的形式或者數(shù)字信號(hào)處理器4可執(zhí) 行的輔助軟件。
最后，應(yīng)該注意到是，前述實(shí)施例說(shuō)明而不是限制了本發(fā)明， 所以本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范
圍的情況下設(shè)計(jì)出多種替換實(shí)施例。權(quán)利要求中，括號(hào)中的任何標(biāo)號(hào) 都不被解釋為限制權(quán)利要求。術(shù)語(yǔ)"包括"及其連詞的使用并不排除 除了列出在作為整體的權(quán)利要求或說(shuō)明書(shū)中的這些元素或步驟之外 的其它元素或步驟的存在。元素的單數(shù)標(biāo)號(hào)并不排除該元素的復(fù)數(shù)標(biāo) 號(hào)的存在，反之亦然。在枚舉了多個(gè)裝置的裝置權(quán)利要求中，這些裝 置中的一些可被同一個(gè)軟件或硬件所實(shí)現(xiàn)。事實(shí)僅僅在于，相互不同 從屬權(quán)利要求中所述的某些措施并不表示這些措施的組合不能用來(lái) 提供優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1. 一種對(duì)裝置(2)的響應(yīng)信號(hào)(RS)的諧波部分和非諧波部分進(jìn)行確定的信號(hào)確定方法，該裝置(2)可以是聲電裝置或電裝置，所述方法包括如下步驟將輸入信號(hào)(IS)提供給裝置(2)，以便使裝置(2)以響應(yīng)信號(hào)(RS)做出響應(yīng)，其中輸入信號(hào)(IS)是具有連續(xù)增大或連續(xù)減小的頻率(f)的正弦信號(hào)，俘獲響應(yīng)信號(hào)(RS)，將所俘獲的響應(yīng)信號(hào)(RS)從時(shí)間域變換至相位域，以及對(duì)經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)(TRS)就其諧波部分和/或非諧波部分進(jìn)行分析，或者在定義輸入信號(hào)(IS)時(shí)建立參考函數(shù)，并借助通過(guò)對(duì)參考函數(shù)進(jìn)行數(shù)值積分而執(zhí)行的傅立葉變換來(lái)分析響應(yīng)信號(hào)(RS)。
2. 如權(quán)利要求l所述的信號(hào)確定方法，其中對(duì)經(jīng)過(guò)相位域變換 的響應(yīng)信號(hào)(TRS)就其諧波部分和非諧波部分進(jìn)行分析的步驟包括 對(duì)經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)(TRS)的子域(SR100…SRi)進(jìn)行傅 立葉分析。
3. 如權(quán)利要求2所述的信號(hào)確定方法，其中標(biāo)稱(chēng)頻率 (fnl00…fni)被分配給經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)(TRS)的每個(gè)子域(SR100…SRi)，并且在所述標(biāo)稱(chēng)頻率(fnl00…fni)下執(zhí)行對(duì) 經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)(TRS)的傅立葉分析。
4. 如權(quán)利要求3所述的信號(hào)確定方法，其中經(jīng)過(guò)相位域變換的 響應(yīng)信號(hào)的子域的中心頻率被確定為所述標(biāo)稱(chēng)頻率。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的信號(hào)確定方法，其中將所俘獲的響 應(yīng)信號(hào)(RS)從時(shí)間域變換至相位域的步驟包括在恒定采樣速率下對(duì)響應(yīng)信號(hào)(RS)進(jìn)行采樣，并且利用輸入信號(hào)(IS)的瞬時(shí)頻率(f) 來(lái)對(duì)采樣值(sl， s2…si)進(jìn)行加權(quán)。
6. 如權(quán)利要求2所述的信號(hào)確定方法，其中在定義輸入信號(hào) (IS)時(shí)針對(duì)子域(SR100…SRi)建立參考函數(shù)，通過(guò)該參考函數(shù)，借助數(shù)值積分來(lái)執(zhí)行傅立葉變換。
7. 如權(quán)利要求6所述的信號(hào)確定方法，其中參考函數(shù)是頻率為 輸入信號(hào)(IS)的頻率的整數(shù)倍的正弦函數(shù)。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的信號(hào)確定方法，其中在建立參考函 數(shù)時(shí)對(duì)參考函數(shù)進(jìn)行加權(quán)。
9. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其可直接載入可編程裝置的存儲(chǔ)器中， 該可編程裝置可以是數(shù)字信號(hào)處理器(4)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括 軟件代碼部分，用于在所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品運(yùn)行在所述裝置上時(shí)執(zhí)行 根據(jù)權(quán)利要求1至8的方法的步驟。
10. 如權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中該計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。
11. 一種可編程裝置，該可編程裝置可以是數(shù)字信號(hào)處理器(4)， 該可編程裝置具有算術(shù)邏輯單元和存儲(chǔ)器，其中計(jì)算機(jī)適于處理如權(quán) 利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)裝置(2)的響應(yīng)信號(hào)(RS)的諧波部分和非諧波部分進(jìn)行確定的方法，該裝置例如是聲電裝置或電裝置，所述方法包括如下步驟將輸入信號(hào)(IS)提供給裝置(2)，以便使裝置(2)以響應(yīng)信號(hào)(RS)做出響應(yīng)，其中輸入信號(hào)(IS)是具有連續(xù)增大或連續(xù)減小的頻率(f)的正弦信號(hào)；俘獲響應(yīng)信號(hào)(RS)；將所俘獲的響應(yīng)信號(hào)(RS)從時(shí)間域變換至相位域；以及對(duì)經(jīng)過(guò)相位域變換的響應(yīng)信號(hào)(TRS)就其諧波部分和/或非諧波部分進(jìn)行分析，或者在定義輸入信號(hào)(IS)時(shí)建立參考函數(shù)，并借助通過(guò)對(duì)參考函數(shù)進(jìn)行數(shù)值積分而執(zhí)行的傅立葉變換來(lái)分析響應(yīng)信號(hào)(RS)。
文檔編號(hào)H04R29/00GK101536551SQ200780041473
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者約瑟夫·盧茨 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司