一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法技术

本发明专利技术一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，属于无线电计量测试技术领域。利用周期为T的正弦波形相位差测量的周期性特征，即相位差每增加2π，对应时间差增加T，而T的测量准确度可以远高于相位差的测量准确度；将数字示波器的大延迟时间划分成多个小延迟，每一个小延迟均小于T，以保证测量判定大延迟时间内包含的整数个正弦信号周期个数不出现计数判断错误，进而使用相位差测量方法测量不足一个T部分的时间延迟，再合成数字示波器的大延迟时间差；激光测振仪的延迟可再通过数字示波器大触发延迟测量功能来读取。本发明专利技术所提方法可针对任意触发延迟时间差进行计量校准，不存在硬件延迟量程范围不足、分辨力不足、校准点不足等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，属于无线电计量测试技术、时频无线电校准及测量

技术介绍
振动测量与校准中的测振问题，由于信号波形来源于电信号源的正弦波，而最终产生的是振动台输出的正弦振动波形。中间经过功率放大器、机械振动台等机电环节，正弦振动波形相对于电信号源中的正弦波形，有了一个较大的时间延迟，若该时间延迟大于一个正弦波形周期时，通常认为属于大延迟，不能使用直接的相位测量方法予以解决，只能通过专门的触发延迟测量手段进行计量校准，从而产生了任意时间大触发延迟的校准问题。本专利技术主要针对该问题，提出一种大触发延迟的累积校准方法，解决其溯源问题。触发功能是数字示波器之所以广泛应用和功能强大的基础之一，由于有了丰富多彩的触发功能和性能，人们得以实现真正的“同步”采样测量、“延迟”测量、“预先”测量等等功能，使得不同通道的信号波形不仅有了幅度上的波形监测信息，在时间顺序上也建立了统一的尺度，以便于人们更加精确客观地分析事件，用于各种形态的故障、异常状态和信息特征的监测、抓取、详细研究，并对于这些被抓取的事件的前因后果部分进行彻底分析与揭示。为了深刻揭示不同事件的时序关系以判定它们之间的因果关联，人们专利技术了各种各样的条件延迟触发技术，并在实际工作中获得了极为广泛的应用。例如，人们针对测距机的测量距离模拟、无线电高度表试验器的高度模拟、雷达模拟器的远程距离模拟，卫星空间测距的空间距离模拟等，主要使用时间差进行模拟。而直接进行波形测量无法兼顾波形存储深度和时间分辨力，延迟触发经常被使用，延迟时间的精确测量与校准经常被涉及到。数字化解调仪器仪表的调制与解调延迟的计量校准，激光测振仪的调制解调的时间延迟的校准等更是直接使用了延迟测量功能及性能。在这些应用过程中，大触发延迟的计量校准一直存在着比较大的问题。通常，人们认为那些延迟时间远远大于一个信号周期的延迟为大延迟，多者通常为几十秒、几百秒、甚至上千秒，少则也可能达到几十毫秒，直接使用相位差方式进行延迟测量很困难或不可能。少数可以用相位差方式进行测量者，也由于相位测量准确度远低于时间频率的测量准确度，而在准确度方面无法达到很高的要求。目前，触发延迟计量校准的主要表现方式为，人们通常使用各种延迟电路、延迟器件来实现各种不同的延迟，并以此作为标准来对数字示波器等仪器设备的触发测量功能与性能进行计量校准。其中，比较精确的固定延迟器件通常都只有几个固定的时间点，并且多数是比较小的延迟时间，由于技术难度、硬件成本等因素很少用于实现大延迟。而可调延迟电路，由于需要使用电子元器件等实现延迟，其准确度不如固定延迟器件，并且也存在调节分辨力误差等问题，无法实现任意延迟的设定。而人们在实际工作中，对于触发延迟设定的需要具有任意性，并不能够完全符合和限定在较小延迟或某些延迟时间点上。因此，人们实际上需要寻找一种计量校准方法，可以比较方便容易地进行任何一种大延迟时间的精确测量与校准。本专利技术主要用于解决数字示波器大触发延迟的精确测量与校准问题，通过将大触发延迟划分成不同的小于半个激励正弦波形周期的小延迟增量，以增量累积的方式叠加获得大延迟的量值，达到仅仅使用正弦信号周期和相位测量就可以进行触发延迟精确测量的目的，无须额外的延迟时间标准装置。其测量范围可以从纳秒量级至上百秒量级，测量准确度优于0.01％。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的触发延迟校准方法的缺点，针对数字示波器大延迟触发的计量校准需要高精度大延迟器，而且该延迟器通常延迟不能任意设定，精度也不容易很高的技术现状，提出一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法。本专利技术的核心技术特征为：利用周期为T的正弦波形相位差测量的周期性特征，即相位差每增加一个2π弧度，对应时间差增加一个正弦信号周期T，呈现典型的量子化特征，而正弦信号周期T的测量准确度可以远高于相位差的测量准确度；将数字示波器的大延迟时间划分成多个小延迟的叠加，每一个小延迟均小于正弦信号周期T，以保证测量判定大延迟时间内包含的整数个正弦信号周期个数不出现计数判断错误，进而使用相位差测量方法测量不足一个正弦周期T部分的时间延迟，从而合成数字示波器的大延迟时间差，获得精确的测量结果；激光测振仪的延迟可以进一步通过数字示波器大触发延迟测量功能来读取，即实现了本专利技术一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，包括以下内容：针对大触发延迟时间，使用周期为T(频率f＝1/T)的正弦波形作为触发激励信号，用正弦激励信号的周期T来作为测量触发延迟的尺子，为适应大触发延迟时间的测量，将大触发延迟时间分为整数个信号周期部分和小数个信号周期部分；其中，大触发延迟时间，记为τ；其中，所述小数个信号周期部分的延迟使用同频率下相位差测量原理进行测量、拟合以及运算处理获得；大触发延迟时间所对应的完整的信号相位差φ与频率f的关系为：φ＝2πf·τ；其中，所述的大触发延迟时间超出周期T的延迟；示波器也可以测量小触发延迟，即在周期T以内的延迟；基于正弦波周期性及相位差的多值性，测量获得的相位差为的范围为则有：其中，m为非负整数；作为优选，所述整数个信号周期部分整数m的确定，是将待校准的大触发延迟时间τ拆分为多个延迟增量△τk，且使得△τk≤T/2 (3)τ0＝0 (4)τk＝τk-1+△τk(k＝1,2,…,q) (5)τ＝τq (6) m = int [ τ q T ] - - - ( 7 ) ]]>其中，int[*]为取整数运算；一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，其步骤如下：步骤一、设定被测量数字示波器的触发条件、选取信号源1的信号幅度以及信号频率、在触发延迟为零情况下对信号源1输出的信号进行等间隔采样获取序列，再用四参数正弦波拟合法对此序列进行拟合；步骤一的具体过程如下：步骤1.1设定被测量数字示波器的触发条件，根据被测量数字示波器触发信号的幅度范围和触发信号频率范围，选取信号源1的信号幅度以及信号频率；其中，信号频率，记为f；步骤1.2通过三通将步骤1.1选取的信号源1产生的正弦波信号同时加载到数字示波器的测量通道和触发输入端，设定触发延迟为零，触发测量并获得采样时间点上的等间隔采样序列；其中，触发延迟，记为τ0；等间隔采样时刻点，记为t0,1,t0,2,...,t0,n；采样时间点上的等间隔采样序列，记为x0,1,x0,2,...,x0,n；n为序列的采样序列的点数；步骤1.3用四参数正弦波拟合对步骤1.2输出的等间隔采样序列进行最小二乘波形拟合，四参数正弦波拟合的波形最小二乘拟合曲线的函数表达式为如下公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，其特征在于：其核心技术特征为：利用周期为T的正弦波形相位差测量的周期性特征，即相位差每增加一个2π弧度，对应时间差增加一个正弦信号周期T，呈现典型的量子化特征，而正弦信号周期T的测量准确度可以远高于相位差的测量准确度；将数字示波器的大延迟时间划分成多个小延迟的叠加，每一个小延迟均小于正弦信号周期T，以保证测量判定大延迟时间内包含的整数个正弦信号周期个数不出现计数判断错误，进而使用相位差测量方法测量不足一个正弦周期T部分的时间延迟，从而合成数字示波器的大延迟时间差，获得精确的测量结果；激光测振仪的延迟可以进一步通过数字示波器大触发延迟测量功能来读取，即实现了本专利技术一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法。

【技术特征摘要】
1.一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，其特征在于：其核心技术特征为：利用周期为T的正弦波形相位差测量的周期性特征，即相位差每增加一个2π弧度，对应时间差增加一个正弦信号周期T，呈现典型的量子化特征，而正弦信号周期T的测量准确度可以远高于相位差的测量准确度；将数字示波器的大延迟时间划分成多个小延迟的叠加，每一个小延迟均小于正弦信号周期T，以保证测量判定大延迟时间内包含的整数个正弦信号周期个数不出现计数判断错误，进而使用相位差测量方法测量不足一个正弦周期T部分的时间延迟，从而合成数字示波器的大延迟时间差，获得精确的测量结果；激光测振仪的延迟可以进一步通过数字示波器大触发延迟测量功能来读取，即实现了本发明一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法。2.如权利要求1所述的一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，其特征还在于：本发明是通过以下技术方案实现的：一种激光测振校准用大触发延迟的累积校准方法，包括以下内容：针对大触发延迟时间，使用周期为T(频率f＝1/T)的正弦波形作为触发激励信号，用正弦激励信号的周期T来作为测量触发延迟的尺子，为适应大触发延迟时间的测量，将大触发延迟时间分为整数个信号周期部分和小数个信号周期部分；其中，大触发延迟时间，记为τ；其中，所述小数个信号周期部分的延迟使用同频率下相位差测量原理进行测量、拟合以及运算处理获得；大触发延迟时间所对应的完整的信号相位差φ与频率f的关系为：φ＝2πf·τ；其中，所述的大触发延迟时间超出周期T的延迟；示波...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志国，朱振宇，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11