一種分布式頻響特性測(cè)量分析系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種分布式頻響特性測(cè)量分析系統(tǒng)，特別是涉及由激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元和多個(gè)響應(yīng)信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)組成的分布式頻響特性測(cè)量分析系統(tǒng)，屬于工程測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工程試驗(yàn)中，常常要求對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，其重要的途徑就是進(jìn)行系統(tǒng)頻響特性的測(cè)量分析。目前，頻響特性的測(cè)量中，通常使用以相關(guān)分析技術(shù)為基礎(chǔ)的頻響特性測(cè)量分析儀或是以快速傅立葉變化(FFT)技術(shù)為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀，這些儀器屬于配有GPIB接口的第二代智能測(cè)試儀器，本身提供有完善的測(cè)量功能。由于受儀器本身配置的限制，只能完成少量通道的測(cè)量，如HP3562A動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、TD1250頻響特性測(cè)量分析儀等，配置有兩個(gè)測(cè)量通道，一次只能完成對(duì)單一輸入和單一輸出系統(tǒng)頻響特性的測(cè)量。美國(guó)安捷倫科技公司的最新產(chǎn)品E35670A動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀雖然測(cè)量通道有所擴(kuò)展，但也僅僅提供了 4個(gè)分析通道，難以完成更多通道的測(cè)量。
[0003]《測(cè)控技術(shù)》2004年第3期文章“基于VXI總線的多通道頻率響應(yīng)分析與系統(tǒng)建?！碧岢隽嘶趦x器控制總線的頻響特性測(cè)量分析系統(tǒng)，與目前市場(chǎng)上的頻響特性測(cè)量分析儀器在結(jié)構(gòu)上有類似之處，均采用獨(dú)立機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，不能進(jìn)行空間上的分布式布置，難以進(jìn)行擴(kuò)展。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)多通道的頻響特性測(cè)量，其硬件基礎(chǔ)要求測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生正弦激勵(lì)信號(hào)，并且在測(cè)量過(guò)程中自動(dòng)改變正弦激勵(lì)信號(hào)的頻率，完成頻率的掃描；另一方面，要求信號(hào)的測(cè)量通道能在同一觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)下執(zhí)行同步數(shù)據(jù)采集操作，保證信號(hào)之間的相位同步。
[0005]隨著工業(yè)以太網(wǎng)、1394火線、LXI等數(shù)據(jù)傳輸總線技術(shù)的發(fā)展，組建分布式、多通道、數(shù)據(jù)傳輸率高、容量大、可靠性高的分布式頻響特性測(cè)量分析系統(tǒng)的條件已成熟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種分布式頻響特性測(cè)量分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于工業(yè)以太網(wǎng)、1394火線、LXI等數(shù)據(jù)傳輸總線的儀器模塊，產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)并接收被測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)輸出信號(hào)，完成多通道的頻響特性測(cè)量分析。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種分布式頻響特性測(cè)量分析系統(tǒng)，由運(yùn)行控制單元、激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、至少一個(gè)響應(yīng)信號(hào)采集單元、數(shù)據(jù)傳輸總線、信號(hào)傳輸線、操作應(yīng)用單元組成，運(yùn)行控制單元、激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、響應(yīng)信號(hào)采集單元分別配置有能獨(dú)立運(yùn)行的控制器和通訊接口，運(yùn)行控制單元、激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、響應(yīng)信號(hào)采集單元之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸總線實(shí)現(xiàn)互連通訊，并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸總線進(jìn)行命令信息的傳輸和數(shù)據(jù)信息交換，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元輸出的激勵(lì)信號(hào)通過(guò)信號(hào)傳輸線與各響應(yīng)信號(hào)采集單元連接，接入到響應(yīng)信號(hào)采集單元的一個(gè)采集通道，操作應(yīng)用單元是可執(zhí)行的應(yīng)用軟件，通過(guò)在運(yùn)行控制單元上的運(yùn)行，接收用戶的操作輸入，根據(jù)用戶的操作選擇或參數(shù)設(shè)置，形成控制激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元和響應(yīng)信號(hào)采集單元的命令參數(shù)，并接收激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元和響應(yīng)信號(hào)采集單元返回的狀態(tài)信息及數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，得到頻響特性數(shù)據(jù)結(jié)果。
[0008]運(yùn)行控制單元配置有能獨(dú)立運(yùn)行的控制器、數(shù)據(jù)通訊接口、RAM存儲(chǔ)器、磁盤，鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器，操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，支持操作應(yīng)用單元軟件的執(zhí)行，按照操作應(yīng)用單元的執(zhí)行要求，通過(guò)通訊接口向激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、響應(yīng)信號(hào)采集單元發(fā)送控制命令，控制其運(yùn)行，或者通過(guò)通訊接口接收激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、響應(yīng)信號(hào)采集單元返回的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)信息。
[0009]激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元配置有能獨(dú)立運(yùn)行的控制器、數(shù)據(jù)通訊接口和模擬量輸出接口，通過(guò)數(shù)據(jù)通訊接口接收運(yùn)行控制單元發(fā)送的控制命令，按照控制命令的規(guī)定，控制模擬量輸出接口產(chǎn)生輸出規(guī)定頻率和規(guī)定幅值的正弦信號(hào)，作為被測(cè)試系統(tǒng)的輸入激勵(lì)信號(hào)，并通過(guò)改變當(dāng)前正弦信號(hào)的頻率，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的掃頻輸出；或者是按照控制命令的規(guī)定，產(chǎn)生輸出規(guī)定波形和規(guī)定幅值、周期的信號(hào)，作為被測(cè)試系統(tǒng)的輸入激勵(lì)信號(hào)。
[0010]響應(yīng)信號(hào)采集單元配置有能獨(dú)立運(yùn)行的控制器、數(shù)據(jù)通訊接口和模擬量輸入接口，通過(guò)通訊接口接收運(yùn)行控制單元的控制命令，按照控制命令的規(guī)定，控制模擬量輸入接口，以規(guī)定的采樣速率、分辨率、采集方式，從規(guī)定的采集通道采集被測(cè)試系統(tǒng)的輸出響應(yīng)信號(hào)，并通過(guò)通訊接口將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給運(yùn)行控制單元?；蛘呤窃诓杉粶y(cè)試系統(tǒng)的輸出響應(yīng)信號(hào)的同時(shí)，按照同樣的采集方式和參數(shù)采集激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元輸出的激勵(lì)信號(hào)。
[0011]操作應(yīng)用單元提供了頻響特性測(cè)量分析操作的各種功能，由下述的各軟件組件模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，通過(guò)對(duì)人一機(jī)界面操作控制組件模塊、數(shù)據(jù)文件操作組件模塊、發(fā)生器參數(shù)設(shè)置組件模塊、頻響分析參數(shù)設(shè)置組件模塊、掃頻參數(shù)設(shè)置組件模塊、圖形曲線顯示組件模塊、頻響特性數(shù)據(jù)處理組件模塊、激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元數(shù)據(jù)傳輸組件模塊、響應(yīng)信號(hào)采集單元數(shù)據(jù)傳輸組件模塊各組件模塊的調(diào)度運(yùn)行，完成頻響特性測(cè)量分析。
[0012]人一機(jī)界面操作控制組件模塊采用虛擬操作界面，提供人一機(jī)交互界面接口，接收用戶的操作輸入，完成參數(shù)的設(shè)置，或者是資源的配置選擇，按照用戶的操作輸入，調(diào)度執(zhí)行軟件組件模塊，完成相應(yīng)的功能。
[0013]數(shù)據(jù)文件操作組件模塊提供了新建、打開(kāi)、關(guān)閉、保存測(cè)量數(shù)據(jù)文件的功能，以及完成頻響特性測(cè)量分析后，選擇系統(tǒng)退出各項(xiàng)操作。
[0014]發(fā)生器參數(shù)設(shè)置組件模塊提供設(shè)置信號(hào)發(fā)生器的頻率、幅值、偏壓、波形參數(shù)的設(shè)置與選擇功能。
[0015]頻響分析參數(shù)設(shè)置組件模塊提供了對(duì)響應(yīng)信號(hào)量程、積分方式、諧波的選擇，以及對(duì)積分時(shí)間、延遲時(shí)間的設(shè)置操作。
[0016]掃頻參數(shù)設(shè)置組件模塊提供了掃頻類型的選擇、最小頻率、最大頻率、對(duì)數(shù)掃頻增量、線性掃頻增量等參數(shù)的設(shè)置操作。
[0017]圖形曲線顯示組件模塊提供了對(duì)圖形曲線X軸坐標(biāo)方式是選擇線性坐標(biāo)或者是選擇對(duì)數(shù)坐標(biāo)，選擇相位增益圖形曲線中Y軸坐標(biāo)方式為-180°?180°、0°?360°、-360°?0°三者之一；選擇插值平滑功能對(duì)頻響特性測(cè)量分析數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，獲得連續(xù)平滑圖形曲線；圖形曲線的顯示中，還可以根據(jù)需要，重新選擇數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行圖形曲線的顯示，以及選擇報(bào)告生成功能，產(chǎn)生符合要求的頻響特性測(cè)量分析報(bào)告。
[0018]頻響特性數(shù)據(jù)處理組件模塊提供了對(duì)被測(cè)試系統(tǒng)的輸入激勵(lì)信號(hào)和輸出響應(yīng)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，得到被測(cè)試系統(tǒng)的頻響特性測(cè)量數(shù)據(jù)，以及對(duì)單一測(cè)量通道數(shù)據(jù)積分、數(shù)據(jù)微分，兩個(gè)通道之間的數(shù)據(jù)和、數(shù)據(jù)差、數(shù)據(jù)積、數(shù)據(jù)除操作。
[0019]激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元數(shù)據(jù)傳輸組件模塊提供了將用戶的操作轉(zhuǎn)換為控制激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元的命令，并通過(guò)運(yùn)行控制單元與激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元之間的通訊接口，由行控制單元將命令信息發(fā)送給激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元，或者是由行控制單元接收激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元返回的狀態(tài)參數(shù)。
[0020]響應(yīng)信號(hào)采集單元數(shù)據(jù)傳輸組件模塊提供了將用戶的操作轉(zhuǎn)換為控制響應(yīng)信號(hào)采集單元的命令，并通過(guò)運(yùn)行控制單元與響應(yīng)信號(hào)采集單元之