本發(fā)明涉及直流頻率信號(hào)校準(zhǔn)，尤其涉及可重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、一次調(diào)頻試驗(yàn)中，需要產(chǎn)生模擬電網(wǎng)頻率變化的頻率信號(hào)以便測(cè)試被試裝置的一次調(diào)頻性能是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求。

2、對(duì)于有些特定的試驗(yàn)場(chǎng)合，需要直流型的頻率信號(hào)。常規(guī)的一次調(diào)頻試驗(yàn)儀器均未提供此類頻率信號(hào)。目前試驗(yàn)中獲取直流型頻率信號(hào)采用的方法是：通過(guò)另一臺(tái)額外設(shè)備產(chǎn)生所需的直流型頻率信號(hào)，這種方式導(dǎo)致集成度低，設(shè)備體積大，而且輸出頻率的精度沒有自動(dòng)校準(zhǔn)功能，長(zhǎng)期使用可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)精度變差，影響試驗(yàn)的可靠性。

3、因此，提出一種在一次調(diào)頻設(shè)備上集成的、可重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生方法，對(duì)于提高設(shè)備的便攜性和易用性，改善設(shè)備因老化造成的輸出頻率精度不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種集成度較高、能夠自動(dòng)進(jìn)行輸出頻率精度重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生方法及裝置。

2、一方面，本發(fā)明提供了可重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生方法，包括如下步驟：

3、s1：在一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備上，配置至少一路模擬量輸出通道，分別輸出與期望電網(wǎng)頻率對(duì)應(yīng)的直流信號(hào)；

4、s2：通過(guò)整定，設(shè)定至少一路模擬量輸出通道輸出的直流電壓信號(hào)v與期望電網(wǎng)頻率x之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系滿足輸出關(guān)系式：v＝f(x)，f(x)為多項(xiàng)式；

5、s3：在一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備初次使用時(shí)，獲取至少一路模擬量輸出通道m(xù)個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行率定并擬合率定曲線；判斷擬合率定曲線與輸出關(guān)系式的偏差程度，如果擬合率定曲線與輸出關(guān)系式對(duì)應(yīng)的曲線的偏差不超過(guò)設(shè)定閾值，表示一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備輸出的直流電壓信號(hào)符合要求；如果擬合率定曲線與輸出關(guān)系式對(duì)應(yīng)的曲線的偏差大于設(shè)定閾值，調(diào)整輸出關(guān)系式的多項(xiàng)式系數(shù)，直到擬合率定曲線與輸出關(guān)系式的偏差不超過(guò)設(shè)定閾值；

6、s4：當(dāng)一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備使用一段時(shí)間后，對(duì)至少一路模擬量輸出通道進(jìn)行重校準(zhǔn)，重新獲取n個(gè)不同的測(cè)點(diǎn)，通過(guò)m+n個(gè)測(cè)點(diǎn)，共同判定重新校準(zhǔn)后的擬合重校準(zhǔn)曲線與輸出關(guān)系式的偏差，如果擬合重校準(zhǔn)曲線與輸出關(guān)系式不超過(guò)設(shè)定閾值，表示一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備輸出的直流電壓信號(hào)符合要求；如果擬合重校準(zhǔn)曲線與輸出關(guān)系式大于設(shè)定閾值，調(diào)整輸出關(guān)系式的多項(xiàng)式系數(shù)，直到擬合重校準(zhǔn)曲線與輸出關(guān)系式的偏差不超過(guò)設(shè)定閾值。

7、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，步驟s2中所述直流電壓信號(hào)v與期望電網(wǎng)頻率x之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系滿足輸出關(guān)系式：v＝a0+a1x+a2x2+…akxk，與頻率相關(guān)項(xiàng)的指數(shù)取值k＝1，2，3，...，k，k為大于等于5的奇數(shù)，a0、a1、a2、…、ak為多項(xiàng)式系數(shù)，多項(xiàng)式系數(shù)的初始值通過(guò)整定獲得。

8、優(yōu)選的，步驟s3的具體內(nèi)容為：

9、s31：選取m個(gè)測(cè)點(diǎn)，一一對(duì)應(yīng)構(gòu)成(xm，vm)數(shù)據(jù)對(duì)，xm為測(cè)點(diǎn)，vm為對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)；剔除異常的數(shù)據(jù)對(duì)；

10、s32：令剔除異常后的(xm，vm)數(shù)據(jù)對(duì)的擬合率定曲線的表達(dá)式為：其中ai0、ai1、ai2、…、aik為擬合率定曲線的系數(shù)，i＝1，2，3，...，m，擬合率定曲線的系數(shù)的組合有若干種；設(shè)定第一損失函數(shù)e，其中λ為第一正則化參數(shù)，λ∈[0，1]，aia、aib是任意兩個(gè)不同的擬合率定曲線的系數(shù)，aia≠aib，aia、aib∈ai0、ai1、ai2、...、aik，選擇擬合率定曲線的系數(shù)組合使得第一損失函數(shù)的值最?。?/p>

11、s33：隨機(jī)提取m個(gè)擬合率定曲線上的數(shù)據(jù)對(duì)，m＜m；如果任意選取不相鄰的三個(gè)以上的不同的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)在輸出關(guān)系式和擬合率定曲線上具有對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置的偏差均超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，認(rèn)定當(dāng)前的擬合率定曲線的系數(shù)組合與輸出關(guān)系式對(duì)應(yīng)的曲線的偏差大于設(shè)定閾值，不滿足偏差要求，并從擬合率定曲線的系數(shù)的組合當(dāng)中剔除當(dāng)前的擬合率定曲線的系數(shù)組合，從剩余的擬合率定曲線的系數(shù)組合中重新尋找符合第一損失函數(shù)e最小的擬合率定曲線的系數(shù)組合，重復(fù)對(duì)比測(cè)點(diǎn)在輸出關(guān)系式和擬合率定曲線上對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)偏差的過(guò)程，直到找到滿足要求的擬合率定曲線的系數(shù)組合；如果擬合率定曲線的系數(shù)的組合均不滿足測(cè)點(diǎn)在輸出關(guān)系式和擬合率定曲線上對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)偏差要求，則重復(fù)執(zhí)行步驟s3不超過(guò)k/2次，直到找到滿足要求的擬合率定曲線的系數(shù)組合；如果重復(fù)執(zhí)行步驟s3的次數(shù)大于k/2次，則認(rèn)定一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備的至少一路模擬量輸出通道存在故障。

12、進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟s31中所述的剔除異常的數(shù)據(jù)對(duì)，是將數(shù)據(jù)對(duì)(xm，vm)中的xm代入輸出關(guān)系式中，對(duì)比計(jì)算結(jié)果與xm的偏差，如果偏差超過(guò)δx，則直接剔除該數(shù)據(jù)對(duì)，補(bǔ)充一組新的數(shù)據(jù)對(duì)；如果偏差不超過(guò)δx，則保留該數(shù)據(jù)對(duì)。

13、更進(jìn)一步優(yōu)選的，設(shè)定閾值的判定內(nèi)容為其中xm和xmi是具有相同測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸出關(guān)系式和擬合率定曲線上對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)。

14、再進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟s4中重新獲取的n個(gè)不同的測(cè)點(diǎn)，滿足n＜m，且n個(gè)測(cè)點(diǎn)與m個(gè)測(cè)點(diǎn)各不相同。

15、更進(jìn)一步的優(yōu)選的，步驟s4的具體內(nèi)容為：

16、s41：結(jié)合m+n個(gè)測(cè)點(diǎn)，構(gòu)建m+n個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)(xm+n，vm+n)；

17、s42：根據(jù)m+n個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)(xm+n，vm+n)，擬合重校準(zhǔn)曲線，其中aj0、aj1、aj2、…、ajk為擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)，j＝1，2，3，...，m+n；擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)有若干種；設(shè)定第二損失函數(shù)l，其中λ0為第二正則化參數(shù)，λ0∈[0，1]，aja和ajb是兩個(gè)不同的擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)，aja、ajb∈aj0、aj1、aj2、…、ajk，aja≠ajb；選擇擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)組合使得第一損失函數(shù)的值最小；

18、s43：隨機(jī)提取p個(gè)重校準(zhǔn)曲線上的數(shù)據(jù)對(duì)，m＜p＜m+n，分別在輸出關(guān)系式和擬合重校準(zhǔn)曲線上尋找相同測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置，如果任意選取不相鄰的三個(gè)以上的不同的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)在輸出關(guān)系式和擬合重校準(zhǔn)曲線上具有對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)位置的偏差均超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，認(rèn)定當(dāng)前的擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)組合與輸出關(guān)系式對(duì)應(yīng)的曲線的偏差大于設(shè)定閾值，不滿足偏差要求，并從擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)的組合當(dāng)中剔除當(dāng)前的擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)組合，從剩余的擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)的組合中重新尋找符合第二損失函數(shù)l最小的擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)組合，重復(fù)對(duì)比測(cè)點(diǎn)在輸出關(guān)系式和擬合重校準(zhǔn)曲線上對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)偏差的過(guò)程，直到找到滿足要求的擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)組合；如果擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)的組合均不滿足測(cè)點(diǎn)在輸出關(guān)系式和擬合重校準(zhǔn)曲線上對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)偏差要求，則重復(fù)執(zhí)行步驟s4不超過(guò)k/2次，直到找到滿足要求的擬合重校準(zhǔn)曲線的系數(shù)組合；如果重復(fù)執(zhí)行步驟s4的次數(shù)大于k/2次，則認(rèn)定一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備的至少一路模擬量輸出通道存在故障。

19、進(jìn)一步的優(yōu)選的，重校準(zhǔn)過(guò)程的設(shè)定閾值與一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備初次使用時(shí)率定的設(shè)定閾值相同。

20、另一方面，本發(fā)明還提供了一種可重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生裝置，包括數(shù)字信號(hào)處理器dsp、數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac、濾波單元、隔離單元和驅(qū)動(dòng)單元，數(shù)字信號(hào)處理器dsp向數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac實(shí)時(shí)發(fā)送模頻率信號(hào)輸出命令，數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波單元濾除雜波，隔離單元采用隔離方式輸送到現(xiàn)場(chǎng)待測(cè)設(shè)備一側(cè)，隔離單元輸出的信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)單元放大后提高負(fù)載能力，輸出模擬頻率信號(hào)；所述數(shù)字信號(hào)處理器dsp采用上述的可重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生方法進(jìn)行率定或者重校準(zhǔn)。

21、本發(fā)明提供的可重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生方法及裝置，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

22、(1)通過(guò)在現(xiàn)有的一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備上，集成可重校準(zhǔn)的直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生裝置；在初次使用時(shí)，以及固定間隔后分別進(jìn)行率定于重校準(zhǔn)的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出參數(shù)的自我校準(zhǔn)，維持直流型頻率信號(hào)輸出的穩(wěn)定性，可以改善了因設(shè)備老化帶來(lái)的信號(hào)精度變差的問(wèn)題；

23、(2)重校準(zhǔn)流程不僅使用了率定時(shí)的m個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，又進(jìn)一步引入了n個(gè)當(dāng)前測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)作為新息點(diǎn)，由不同時(shí)刻的m+n個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的組合來(lái)對(duì)當(dāng)前的模擬量輸出通道的輸出性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以保留原始的率定狀態(tài)的相關(guān)參數(shù)，對(duì)于后續(xù)的重校準(zhǔn)具有參考意義。

24、(3)本技術(shù)將直流型頻率信號(hào)產(chǎn)生裝置直接集成到了一次調(diào)頻試驗(yàn)設(shè)備上，無(wú)需配置額外的直流信號(hào)生成設(shè)備，提高了設(shè)備的便攜性和易用性。