石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法技术

本发明专利技术公开了石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法，包括如下步骤：自动搜索数据初始化、自动搜索测频参数设置、自动搜索扫频参数设置、自动搜索谐振频率、自动搜索频率切换参数设置、自动搜索完成数据处理；本发明专利技术的优点在于：石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法，具有抗干扰性强、搜索稳定、操作简单、测量精度高、测频信息完整等特点。

Automatic searching method for on-line frequency measuring of quartz wafer grinding

The invention discloses an automatic searching method for lapping quartz wafer measuring frequency online, which comprises the following steps: automatically search for data initialization, automatic search frequency measurement parameter setting, automatic search sweep parameters setting, automatic search of resonant frequency, automatic search frequency switching parameter setting, automatic search data processing; the invention has the advantages of automatic search grinding method of quartz wafer online frequency measurement, has the advantages of strong anti-interference, stable search, simple operation, high measuring precision, frequency information etc..

【技术实现步骤摘要】
石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法
本专利技术涉及石英晶片领域，更具体的说，它涉及用于石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法。
技术介绍
电子信息产业是国民经济的支柱产业，石英晶体振荡器在电子信息行业中具有极其重要的地位。中国是石英晶振的生产大国，但是产品质量与发达国家相比仍有较大差距。近年来行业发展十分迅速，对石英晶振生产过程中的在线研磨石英晶片高精度频率分析监控设备的需求量也在不断增加，同时对该设备的测控能力提出了更高的要求。石英晶片研磨是石英晶振生产过程中必不可少的步骤，石英晶片电参数测量是这一步骤中的关键测控技术，国内很多研究机构都对其进行了研究探索。20世纪九十年代，天津大学就基于国际标准的传输法原理对石英晶片的电参数进行了测量。从2002年到2004年，北京机械工业学院对π网络法测量石英晶片电参数的原理及π网络中分布参数对测量精度的影响进行了研究。中南大学信息科学与工程学院在2004年提出了一种使用直接数字频率合成器(DDS)作为激励信号源的方法和以此为基础实现石英晶片电参数计算机测量系统。北京航空航天大学在2006年设计了一种频率高达200MHz的石英晶片电参数测量系统。2009年哈尔滨工业大学以π网络最大传输测量方法为基础设计石英晶片参数测量系统，设计中选择具有高速数据处理能力的数字信号处理器(DSP)作为系统的控制模块。在产品研发领域，国内外的石英晶片测频技术差距很大。美国S&A公司的250A、250B系列网络分析仪和惠普公司的E5100系列网络分析仪的频率测量范围在20KHz-400KHz和0.5MHz-200MHz，负载谐振频率测量精度达到2ppm以内，代表了石英晶片静态测频领域的世界最高水平。国内除了香港Kolinker公司的KH1200测试仪，其误差和250B相当，再没有其他同类产品替代。以上介绍的各种研究内容和商业产品都是针对石英晶片在静止状态下的固定谐振频率测量。石英晶片研磨生产过程中磨盘相对于石英晶片是不断滑动的，探测头下并不是始终存在石英晶片，谐振信号是间断的；同时，不同频段石英晶片所需的DDS扫频范围和射频激励功率是不同的；因此，要在研磨的动态过程中实时准确地测量石英晶片的谐振频率参数，准确地使盘内晶片达到目标频率且不能发生过度研磨导致的超频生产事故，就要求相应的测控仪器具备“动态有效信号提取”、“动态DDS扫频范围修改”和“动态功率反馈”功能。因此，上文提到的研究内容和商业产品并不能满足在线测频的技术要求。目前国内外许多石英晶片制造厂家都使用美国TRANSAT公司的在线频率监控仪(ALC)对晶片频率进行在线测控。传统的ALC系统具备“动态有效信号提取”、“动态DDS扫频范围修改”和“动态功率反馈”功能，能够实现石英晶片生产中的在线测频功能，这一技术目前被国外垄断。但是，随着石英晶振行业技术的日新月异，传统的ALC并没有随之更新换代，生产实践中出现了越来越多不能忽视的问题。首先，石英晶振产品的谐振频率不断提高，最高频段已经达到50MHz-60MHz，很多企业在实际使用ALC的过程中会遇到诸如“在某些频段发生测频值跳变”而无法有效控制研磨量的缺陷，有时甚至发生超频事件，特别是在40MHZ以上发生频率大幅上升，严重影响产品质量和生产进度。这是由于当ALC出现误测量时，其测频方法并没有根据实际研磨情况去除“误测频率”，在噪声环境中出现测频值跳变的问题也就成为必然，同时ALC扫频范围很大也增大了测频值跳变的几率。其次，很多企业在使用ALC的过程中会发生“晶片开始研磨后，ALC开始显示的测频值跟石英晶片的实际谐振频率值不同”而导致ALC无法正常监控石英晶片的研磨过程，这是由于ALC按下开始按钮后对石英晶片谐振频率的搜索不正确导致，而谐振频率搜索不正确是由于ALC的测频程序中搜索石英晶片谐振频率方法不完善。同时使用ALC的过程中有时会出现“测频过程中发生显示频率乱跳”的现象，当发生这种现象时，ALC不能恢复正常的测频功能，显示频率一直异常。同时，随着石英晶振的产量大幅提高，研磨砂、石英晶片研磨载体和研磨盘的消耗量十分巨大，如何提高研磨砂、石英晶片研磨载体和研磨盘的使用效率是每个厂商降低生产成本的关键。从研磨机管控的角度，相应的测控设备需要具备统计研磨盘内石英晶片频率分布和研磨速率的能力，以评估前道工序的加工质量和研磨系统的状态，作为更换研磨砂、石英晶片研磨载体和维护研磨盘面的依据。然而，ALC系统仅提供“到达研磨目标频率停止”的控制策略，对研磨速率和频率散差等参数的监控以及相应的控制策略和异常策略并没有涉及，这就导致其无法对研磨砂、石英晶片研磨载体和研磨盘面状态进行监控，对研磨过程中发生的异常状况不能有效的判断并作出处理。因此，结合生产实际研究和探索石英晶片在线测频技术，摆脱传统的ALC系统架构，针对在线测频和控制方法中“在某些频段发生测频值跳变”、“开始测频后显示频率值不对”、“发生测频异常后无法恢复正常测频功能”、“无法实时准确监控研磨机状态”这些问题的解决，是非常迫切和必要的。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供了石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法，在刚开始研磨石英晶片时，不知道当前谐振频率的时候，搜索到当前石英晶片的谐振频率，并以此作为基准开始跟踪测频。本专利技术的技术方案如下：石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法，包括如下步骤：自动搜索数据初始化步骤、自动搜索测频参数设置步骤、自动搜索扫频参数设置步骤、自动搜索谐振频率步骤、自动搜索频率切换参数设置步骤、自动搜索完成数据处理步骤；101)自动搜索数据初始化步骤：将自动搜索频段数进行置位，自动搜索状态标志位、自动搜索测频结果标志位和自动搜索频段切换标志位初始化，其他参数进行清零；102)自动搜索测频参数设置步骤：在步骤101)后，对参数进行用户定义设置，设置石英晶片研磨目标频率、DDS扫频的起始频率和截止频率以及DDS扫频速率和扫频步进、DDS扫频序列位置，通过基于谐振频率的处理方法获取石英晶片测频工作原理依赖的扫频幅度和搜索宽度两个数据；103)自动搜索扫频参数设置步骤：在步骤102)后，将DDS扫频的起始频率、截止频率、扫频步进、扫频速率、扫频幅度写入DDS，DDS开始扫频进行定时AD采样；104)自动搜索频率切换参数设置步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间满足而自动搜索起始频率不满足，则对步骤103)涉及的参数进行更新，返回步骤103)开始下一轮DDS扫频；105)自动搜索谐振频率步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间不满足，进入自动搜索谐振频率，则DDS开始扫频，MCU定时器按照DDS扫频速率的值进行定时AD采样；只要未按下紧急暂停按钮，且AD采样数据个数达到MCU设定值的时候，则进入步骤104)；若按下紧急暂停按钮则退出自动搜索，进入待机状态；所述AD采样的数据处理，用16个搜索宽度依次进行谐振频率搜索匹配，每次谐振频率匹配根据8点搜索方法遍历所有AD采样数据获取谐振频率峰高，根据谐振频率峰高判断搜索结果，并保存搜索成功次数最多的一次谐振频率106)自动搜索完成数据处理步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间和自动搜索起始频率，如果都满足要求，则根据自动搜索起始频段本文档来自技高网...

【技术保护点】
石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：自动搜索数据初始化步骤、自动搜索测频参数设置步骤、自动搜索扫频参数设置步骤、自动搜索谐振频率步骤、自动搜索频率切换参数设置步骤、自动搜索完成数据处理步骤；101)自动搜索数据初始化步骤：将自动搜索频段数进行置位，自动搜索状态标志位、自动搜索测频结果标志位和自动搜索频段切换标志位初始化，其他参数进行清零；102)自动搜索测频参数设置步骤：在步骤101)后，对参数进行用户定义设置，设置石英晶片研磨目标频率、DDS扫频的起始频率和截止频率以及DDS扫频速率和扫频步进、DDS扫频序列位置，通过基于谐振频率的处理方法获取石英晶片测频工作原理依赖的扫频幅度和搜索宽度两个数据；103)自动搜索扫频参数设置步骤：在步骤102)后，将DDS扫频的起始频率、截止频率、扫频步进、扫频速率、扫频幅度写入DDS，DDS开始扫频进行定时AD采样；104)自动搜索频率切换参数设置步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间满足而自动搜索起始频率不满足，则对步骤103)涉及的参数进行更新，返回步骤103)开始下一轮DDS扫频；105)自动搜索谐振频率步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间不满足，进入自动搜索谐振频率，则DDS开始扫频，MCU定时器按照DDS扫频速率的值进行定时AD采样；只要未按下紧急暂停按钮，且AD采样数据个数达到MCU设定值的时候，则进入步骤104)；若按下紧急暂停按钮则退出自动搜索，进入待机状态；所述AD采样的数据处理，用16个搜索宽度依次进行谐振频率搜索匹配，每次谐振频率匹配根据8点搜索方法遍历所有AD采样数据获取谐振频率峰高，根据谐振频率峰高判断搜索结果，并保存搜索成功次数最多的一次谐振频率106)自动搜索完成数据处理步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间和自动搜索起始频率，如果都满足要求，则根据自动搜索起始频段序列值和自动搜索频段数，对每个频段存储的谐振频率利用误测信号剔除方法后，获取本频段的谐振次数和将误测信号剔除后的谐振频率平均值，然后通过比较获取谐振次数最多的频段，并根据本频段的谐振次数判断是否索搜成功，成功后进入跟踪测频流程，不成功则回到步骤103)。...

【技术特征摘要】
1.石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：自动搜索数据初始化步骤、自动搜索测频参数设置步骤、自动搜索扫频参数设置步骤、自动搜索谐振频率步骤、自动搜索频率切换参数设置步骤、自动搜索完成数据处理步骤；101)自动搜索数据初始化步骤：将自动搜索频段数进行置位，自动搜索状态标志位、自动搜索测频结果标志位和自动搜索频段切换标志位初始化，其他参数进行清零；102)自动搜索测频参数设置步骤：在步骤101)后，对参数进行用户定义设置，设置石英晶片研磨目标频率、DDS扫频的起始频率和截止频率以及DDS扫频速率和扫频步进、DDS扫频序列位置，通过基于谐振频率的处理方法获取石英晶片测频工作原理依赖的扫频幅度和搜索宽度两个数据；103)自动搜索扫频参数设置步骤：在步骤102)后，将DDS扫频的起始频率、截止频率、扫频步进、扫频速率、扫频幅度写入DDS，DDS开始扫频进行定时AD采样；104)自动搜索频率切换参数设置步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间满足而自动搜索起始频率不满足，则对步骤103)涉及的参数进行更新，返回步骤103)开始下一轮DDS扫频；105)自动搜索谐振频率步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间不满足，进入自动搜索谐振频率，则DDS开始扫频，MCU定时器按照DDS扫频速率的值进行定时AD采样；只要未按下紧急暂停按钮，且AD采样数据个数达到MCU设定值的时候，则进入步骤104)；若按下紧急暂停按钮则退出自动搜索，进入待机状态；所述AD采样的数据处理，用16个搜索宽度依次进行谐振频率搜索匹配，每次谐振频率匹配根据8点搜索方法遍历所有AD采样数据获取谐振频率峰高，根据谐振频率峰高判断搜索结果，并保存搜索成功次数最多的一次谐振频率106)自动搜索完成数据处理步骤：在步骤103)后，判断自动搜索频率切换时间和自动搜索起始频率，如果都满足要求，则根据自动搜索起始频段序列值和自动搜索频段数，对每个频段存储的谐振频率利用误测信号剔除方法后，获取本频段的谐振次数和将误测信号剔除后的谐振频率平均值，然后通过比较获取谐振次数最多的频段，并根据本频段的谐振次数判断是否索搜成功，成功后进入跟踪测频流程，不成功则回到步骤103)。2.根据权利要求1所述石英晶片研磨在线测频的自动搜索方法，其特征在于，所述步骤101)中其他参数进行清零包括自动搜索谐振频率清零，自动搜索每段谐振次数存储数组清零，自动搜索每段获取的谐振频率存储数组清零，自动搜索每...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘凌锋，陈一信，郭彬，陈浙泊，
申请(专利权)人：浙江大学台州研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33