[发明专利]一种基于非线性调频激励的变信噪比的频率特性测量方法

权利要求书

1.一种基于非线性调频激励的变信噪比的频率特性测量方法，利用非线性调频信号频谱能量分布不均匀的特征，实现变信噪比测量，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤一，根据待校准的振动传感器的最大工作范围确定频率特性校准的扫频频率范围，并根据该振动传感器的常用工作范围确定高精度测量频段；

步骤二，设计调频速度函数，在高精度测量频段保持较低的调频速度，在其余频段采用较高的调频速度以保证整体测量效率；由调频速度函数积分可得调频函数，调频函数再积分可得相位函数，从而得到非线性调频激励信号的函数表达；

步骤二中非线性调频正弦激励的设计要根据测量需求，在重要频段内采用较低的调频速度，在其他频段内采用较高的调频速度，对激励信号的频谱能量进行合理分配；非线性调频激励的设计步骤包括由测量信噪比需求确定激励能量分配、由激励能量谱与调频速度的反比关系得到调频速度函数f'(t)、对f'(t)积分得到调频函数f(t)、对2πf(t)积分得到相位函数最后生成初始相位为0的非线性调频正弦激励函数对存在若干重要频段的测量情况，采用调频速度函数，在各重要频段内采用低速线性调频函数，在其他频段内采用高速线性调频函数，并在重要频段两侧的频率邻域内，设置足够的过渡带，使得调频速度函数以一次或二次函数形式连续变化完成调频速度的高低过渡；

步骤三，将激励信号通过数模转换卡输出至待校准的振动传感器的激励端，并采集待校准的振动传感器的响应信号，在计算机中对激励信号与响应信号进行离散傅里叶变换，通过频域分析得到待校准的振动传感器的频率特性曲线。

2.根据权利要求1所述的一种基于非线性调频激励的变信噪比的频率特性测量方法，其特征在于：步骤一中采用振幅A为待校准振动传感器输入范围的60％～80％的等幅非线性调频正弦波作为扫频激励，实现变信噪比的频率响应测量。

3.根据权利要求1所述的一种基于非线性调频激励的变信噪比的频率特性测量方法，其特征在于：步骤三中以测量频段最高频率的10倍为采样率，计算激励波形的采样值，利用数模转换卡将离散采样点转换为连续激励信号，将此连续激励信号输入现有扫频测量系统的激励端；待校准的振动传感器的响应端用与生成激励信号相同的采样率对输出信号进行采集；对响应信号与激励信号进行离散傅里叶变换，将响应信号的频谱与激励信号频谱相除得到待校准的振动传感器的频率响应曲线。

4.根据权利要求1所述的一种基于非线性调频激励的变信噪比的频率特性测量方法，其特征在于：对提高某频点邻域内的信噪比的测量需求，调频速度函数在该邻域外使用恒定值，即线性调频，而在该邻域内调频速度函数设计为开口向上的二次函数，函数极小值点落在该频点处，实现该频点邻域内激励能量的集中分布。

5.根据权利要求1所述的一种基于非线性调频激励的变信噪比的频率特性测量方法，其特征在于：调频函数一般情况下为分段函数，分段依据频率特性测量对不同频段的信噪比需求而定，且调频速度函数要保持连续，避免调频速度出现跳变。

6.根据权利要求1所述的一种基于非线性调频激励的变信噪比的频率特性测量方法，其特征在于：设计调频函数时，应使调频函数具有较易计算的原函数，提高激励信号生成时的准确度。