低频信号模拟方法、系统及环境振动检测仪校准装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低频信号模拟方法，包括步骤1，将中频信号带入模拟模型，模拟低频信号；步骤2，计算低频信号与预设的目标低频信号之间的误差；步骤3，响应于误差小于等于阈值，则该低频信号为校准所需信号；响应于误差大于阈值，基于误差和中频信号，采用滤波型学习律计算新的中频信号，转至步骤1。同时公开了相应的系统和环境振动检测仪校准装置。本发明专利技术通过中频信号模拟校准所需的低频信号，从而实现了环境振动检测仪传感器的校准。

Low frequency signal simulation method, system and calibration device of environmental vibration detector

【技术实现步骤摘要】
低频信号模拟方法、系统及环境振动检测仪校准装置
本专利技术涉及一种低频信号模拟方法、系统及环境振动检测仪校准装置，属于传感器标定领域。
技术介绍
环境振动检测一般采用环境振动检测仪，为了保证振动量值的传递、测量结果的可靠，一般应在使用前进行检定，主要是对其振动传感器(包含加速度传感器、速度传感器或位移传感器)进行检定。根据现有的检定规程，环境振动检测仪的检定原理如图1所示，将振动传感器和标准加速计安装在振动台台面上，输入信号振动台产生正弦振动，调节信号幅度，使标准加速计输出指示1m/s2，被检环境振动检测仪加速度示值为120dB士1dB，检定结果应符合：在参考频率16Hz处，整机灵敏度的校准不确定度应优于0.35dB(4％)。由于现有的环境振动检测仪为低频振动测量仪器，振动传感器测量频率范围较低，而目前计量院的振动校准台频率下限只到20Hz(无法达到振动传感器的低频标准)，无法基于上述原理进行检定。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低频信号模拟方法、系统及环境振动检测仪校准装置，解决了
技术介绍
中披露的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：低频信号模拟方法，包括，步骤1，将中频信号带入模拟模型，模拟低频信号；步骤2，计算低频信号与预设的目标低频信号之间的误差；步骤3，响应于误差小于等于阈值，则该低频信号为校准所需信号；响应于误差大于阈值，基于误差和中频信号，采用滤波型学习律计算新的中频信号，转至步骤1。模拟模型公式为，W＝Z(f)Δf其中，Z(n)为低频振动谱密度量级值，Z(n0)为中频信号参考频率下得到的振动谱密度量级值，n0为中频信号参考频率下限，n为低频信号采样频率，n1，n2分别为低频信号采样频率的下限和上限，a为振动周期，Z(f)为时间频率振动谱密度，f为时间频率，为小区间长度，f2＝an2为时间频率上限，f1＝an1为时间频率下限，M为区间(f1,f2)分成等长小区间数量，W为区间上振动量级值。滤波型学习律公式为，Xi(k+1)＝TXi(k)+(I-T)δi(k)其中，Xi(k+1)为新的中频信号，Xi(k)为旧的中频信号，I为单位矩阵，T为频域系数矩阵，r1，r2分别为输入通道和输出通道对应的滤波器系数，δi(k)为误差。。低频信号模拟系统，包括，模拟模块：将中频信号带入模拟模型，模拟低频信号；误差计算模块：计算低频信号与预设的目标低频信号之间的误差；迭代模块：响应于误差小于等于阈值，则该低频信号为校准所需信号；响应于误差大于阈值，基于误差和中频信号，采用滤波型学习律计算新的中频信号，并输入模拟模块。模拟模块采用的模拟模型公式为，W＝Z(f)Δf其中，Z(n)为低频振动谱密度量级值，Z(n0)为中频信号参考频率下得到的振动谱密度量级值，n0为中频信号参考频率下限，n为低频信号采样频率，n1，n2分别为低频信号采样频率的下限和上限，a为振动周期，Z(f)为时间频率振动谱密度，f为时间频率，为小区间长度，f2＝an2为时间频率上限，f1＝an1为时间频率下限，M为区间(f1,f2)分成等长小区间数量，W为区间上振动量级值。迭代模块采用的滤波型学习律公式为，Xi(k+1)＝TXi(k)+(I-T)δi(k)其中，Xi(k+1)为新的中频信号，Xi(k)为旧的中频信号，I为单位矩阵，T为频域系数矩阵，r1，r2分别为输入通道和输出通道对应的滤波器系数，δi(k)为误差。环境振动检测仪校准装置，包括控制器、振动台、显示模块和调节模块；控制器内装载的权利要求4～6任意一项所述的低频信号模拟系统，显示模块、调节模块和振动系统均连接控制器，振动系统上固定被测传感器和标准传感器，被测传感器和标准传感器的输出端连接控制器；控制器：通过中频信号模拟出振动台所需的低频信号；接收被测传感器和标准传感器输出的检测信号，用以校准被测传感器；接收调节模块：对中频信号和低频信号进行调频和调幅；显示模块：对校准结果进行显示。被测传感器和标准传感器均通过夹具固定在振动台上；夹具包括顶部开口的边框，边框内设置有可相对移动/向背移动的两夹板，边框的底部设置有沉孔，通过嵌沉孔内的紧固件将边框与振动台固定。夹板的端部与所对边框侧面滑动连接，夹板板面相对的边框侧面设置有螺杆，通过螺杆的转动推动夹板。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过中频信号模拟校准所需的低频信号，从而实现了环境振动检测仪传感器的校准。附图说明图1为本专利技术方法的时序图；图2为本专利技术装置的原理框图；图3为夹具的结构示意图；图4为相关性分析图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，低频信号模拟方法，包括以下步骤：步骤1，将中频信号带入模拟模型，模拟低频信号。模拟模型公式为：W＝Z(f)Δf其中，Z(n)为低频振动谱密度量级值，Z(n0)为中频信号参考频率下得到的振动谱密度量级值；a1为实际加速度有效值，a0为参考加速度，n0为中频信号参考频率下限，n为低频信号采样频率，n1，n2分别为低频信号采样频率的下限和上限，a为振动周期，Z(f)为时间频率振动谱密度，f为时间频率，为小区间长度，f2＝an2为时间频率上限，f1＝an1为时间频率下限，M为区间(f1,f2)分成等长小区间数量，W为区间上振动量级值步骤2，计算低频信号与预设的目标低频信号之间的误差；δi(k)＝WT(k)-Wi(k)其中，δi(k)为误差，WT(k)为预设的目标低频信号，Wi(k)为第i次计算的低频信号。步骤3，响应于误差小于等于阈值，则该低频信号为检定用振动台所需信号；响应于误差大于阈值，基于误差和中频信号，采用滤波型学习律计算新的中频信号，转至步骤1。为了减少输出低频信号的噪声和误差，构建滤波型学习律，此算法设计的目的是对信号进行滤波处理，然后使用滤波后的信号构造学习律。在迭代学习过程中设中频信号输出的状态方程为：其中，x(t)是系统状态向量，y(t)是输出向量，u(t)是控制向量，f是时间控制序列向量，g和D分别是适当维数的向量和矩阵。假设此被控对象的功率谱和频率均未知，迭代学习控制的任务是：在时间序列T内使系统输出y精确跟踪中频期望输出。则在第k次运行时，迭代学习的动态方程为：将滤波器型学习律的输出作为迭代控制算法的输入即可完成低频信号模拟。滤波型学习律公式为：Xi(k+1)＝TXi(k)+(I-T)δi(k)其中，Xi(k+1)为新的中频信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低频信号模拟方法，其特征在于：包括，/n步骤1，将中频信号带入模拟模型，模拟低频信号；/n步骤2，计算低频信号与预设的目标低频信号之间的误差；/n步骤3，响应于误差小于等于阈值，则该低频信号为校准所需信号；/n响应于误差大于阈值，基于误差和中频信号，采用滤波型学习律计算新的中频信号，转至步骤1。/n

【技术特征摘要】
1.低频信号模拟方法，其特征在于：包括，
步骤1，将中频信号带入模拟模型，模拟低频信号；
步骤2，计算低频信号与预设的目标低频信号之间的误差；
步骤3，响应于误差小于等于阈值，则该低频信号为校准所需信号；
响应于误差大于阈值，基于误差和中频信号，采用滤波型学习律计算新的中频信号，转至步骤1。


2.根据权利要求1所述的低频信号模拟方法，其特征在于：模拟模型公式为，
W＝Z(f)Δf






其中，Z(n)为低频振动谱密度量级值，Z(n0)为中频信号参考频率下得到的振动谱密度量级值，n0为中频信号参考频率下限，n为低频信号采样频率，n1，n2分别为低频信号采样频率的下限和上限，a为振动周期，Z(f)为时间频率振动谱密度，f为时间频率，为小区间长度，f2＝an2为时间频率上限，f1＝an1为时间频率下限，M为区间(f1,f2)分成等长小区间数量，W为区间上振动量级值。


3.根据权利要求1所述的低频信号模拟方法，其特征在于：滤波型学习律公式为，
Xi(k+1)＝TXi(k)+(I-T)δi(k)



其中，Xi(k+1)为新的中频信号，Xi(k)为旧的中频信号，I为单位矩阵，T为频域系数矩阵，r1，r2分别为输入通道和输出通道对应的滤波器系数，δi(k)为误差。


4.低频信号模拟系统，其特征在于：包括，
模拟模块：将中频信号带入模拟模型，模拟低频信号；
误差计算模块：计算低频信号与预设的目标低频信号之间的误差；
迭代模块：响应于误差小于等于阈值，则该低频信号为校准所需信号；响应于误差大于阈值，基于误差和中频信号，采用滤波型学习律计算新的中频信号，并输入模拟模块。


5.根据权利要求4所述的低频信号模拟系统，其特征在于：模拟模块采用的模拟模型公式为，
W＝Z(f)Δf


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【专利技术属性】
技术研发人员：崔磊，王亚磊，林学勇，刘峰，甘小华，曹相，冯鑫，
申请(专利权)人：南京市计量监督检测院，
类型：发明
国别省市：江苏;32