一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法技术方案

本发明专利技术公开了一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法，单频率跟踪的扫频范围应覆盖将当前频率视为高频频率对应的低频频率扫频范围，以及将当前频率视为低频频率对应的高频谐振频率扫频范围；当前频率作为单频率跟踪的依据和SC晶片双谐振频率中另一个频率的判断依据；在单次扫频测频过程中，必须先保证测到当前频率，若当前频率未测到，则不作另外两个扫频范围的频率判断，若测到当前频率再进行前向频率波形和后向频率波形的判断；本发明专利技术提供了一种处理效率高、数据精度高，双模频率精准区分的一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法。

【技术实现步骤摘要】
一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法
本专利技术涉及石英晶片领域，更具体的说，它涉及SC切型石英晶片在线研磨测频系统。
技术介绍
晶体振荡器(有源晶振、oscillator)和晶体谐振器(无源晶振、crystal)的核心部件是石英晶片，石英晶片的设计优劣在很大程度上决定了振荡器和谐振器的性能。石英晶片的材料是石英棒材(quartz)，由于晶体存在各向异性特征，从石英棒材的不同方向切割下来的石英晶片有着截然不同的效果，石英棒材的切割方法决定了石英晶片的弹性常数、介电常数、膨胀系数、温度特性等，比如频率温度系数，频率厚度系数，应力补偿系数等，这些特性的差异决定了晶体在不同场合的应用。石英棒材的切割能力(如切割精准度、双转角切割技术)往往反映一个晶体生产商的技术能力。常见的切割方式有单转角的AT、BT、音叉，双转角的SC、IT等。SC切型是比较常见的一种切型，尤其是在恒温晶体振荡器(OCXO)中有着重要的应用。在切角时，双转角石英晶片的应力系数为零,这种切型的谐振器被称为SC(stressed-应力，compensated-补偿)切型谐振器，即应力并补偿型谐振器。由于SC切型谐振器具有应力补偿和热瞬变补偿的特点,所以对于那些用在测距，高速目标跟踪，外层空间通信系统中的低噪声晶振，以及要求快速启动的晶振和在强辐射、强震动，温度剧烈变化环境中使用的晶振，均以使用SC切谐振器做成的晶振为宜，当然，这时晶振的价格会要高一些。SC切谐振器的唯一缺点是存在一种不需要的B模振动，它比我们需要的C模振动频率高9.5％左右。因此SC切晶振中必须加B模抑制网络以保证晶振工作于C模而B模不振动。有些SC切晶振由于B模抑制网络设计不妥或网络元件变质失效等原因，仍然会出现B模振荡，此时分为两种情况，一是只有B模在振荡而C模没有振荡。若用户用频率仪测试出来振荡频率大约比需要的频率高10％左右，即可判断是工作于B模振荡。另一种情况是B模，C模同时振荡，两者相互作用而产生一调频输出。当前在石英晶片的在线研磨过程中，使用的石英晶片在线研磨分析测控仪能稳定的跟踪测频和管控AT切型石英晶片的研磨过程。由于AT切型的石英晶片只有一个谐振频率，因此在该谐振频率附近进行扫频时，只会产生一个谐振波形，而现有的测控仪的设计也只是针对石英晶片只有一个谐振波形的频率测量和管控。而SC切型双转角石英晶片存在B模和C模两个谐振频率，并且两个频率相差9.5％左右，频率相差不大，因此通过现有的测控仪有可能测到B模谐振频率，也有可能测到C模谐振频率，但是无法确认当前测到的谐振频率是B模的谐振频率还是C模的谐振频。因此使用现有的测控仪进行SC切型石英晶片在线研磨过程测频存在如下问题：1、通过频率自动搜索得到的谐振频率无法确认是B模的谐振频率还是C模的谐振频率。2、即使当前的测控仪测到正确的C模频率且稳定跟踪停机，但是我们无法得到B模的频率，用户仍然无法确认研磨得到的最终频率是否正确。3、当前使用的测频仪在自动搜索频率过程中，由于只搜索一个频率值，因此无法确认搜索到的是B模频率还是C模频率。同时，当前SC切型石英晶片在完成研磨后要进行频率确认，只能通过网络分析仪或其他频率测量装置进行B模和C模频率确认，而无法在研磨机内时就进行频率确认。基于上述原因，当前SC切型石英晶片的研磨过程基本还是通过圈数统计进行厚度判断进行停机控制，再通过网络分析仪或者其他频率测量装置进行频率确认，这种方式下会造成停机频率极其不稳定，重复精度低，同时存在频率判断出错的可能。因此在SC切型石英晶片的研磨过程中，如何实现在线单频率跟踪成为重要难点之一。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种处理效率高、数据精度高，双模频率精准区分的一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法。本专利技术的技术方案如下：一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法，单频率跟踪的扫频范围应覆盖将当前频率视为高频频率对应的低频频率扫频范围，以及将当前频率视为低频频率对应的高频谐振频率扫频范围；当前频率作为单频率跟踪的依据和SC晶片双谐振频率中另一个频率的判断依据；在单次扫频测频过程中，必须先保证测到当前频率，若当前频率未测到，则不作另外两个扫频范围的频率判断，若测到当前频率再进行前向频率波形和后向频率波形的判断；单频率跟踪的单次扫频在当前频率、前向频率和后向频率三个频率对应的频率范围内扫频，因此分析三个频段的测频情况；系统认为当前频率为当前研磨过程测到的真实频率，必须保证测到符合条件的当前频率的情况下才进行前向频率段和后向频率段的波形匹配，否则直接结束本次测频；单频率跟踪功能中的单次扫频的测频谐振波形分析和具体处理过程如下：2.2.1)当前频率扫频范围内未匹配到谐振波形，则不管前向频率扫频范围和后向频率扫频范围是否存在谐振波形，都不进行波形匹配；2.2.2)当前频率扫频范围内匹配到1个符合条件的谐振波形，则对前向频率扫频范围在±N*(1/1.095)处进行波形匹配，对后向频率扫频范围在±N*1.095进行波形匹配，根据匹配结果分别判断是否在频率比范围内，若在则分别存入相关数组；2.2.3)当前频率扫频范围内匹配到2个及以上谐振波形，则分别对三个扫频范围进行整个频率范围内的测频，根据测频结果进行数据判断；低频扫频范围内全频段波形匹配的结果分别进行高频扫频范围内的波形处理，具体步骤如下：2.5.1)通过9点波形匹配算法在低频扫频范围内进行全频段波形匹配，搜索宽度采用低频搜索宽度，若匹配到符合波形特征的波形，则判断该波形是否满足峰值约束条件，若满足峰值约束条件，则获取当前匹配成功的波形位置，对该段波形进行平滑处理后获取峰值最大处作为谐振频率值，判断该谐振频率是否在频宽约束范围内，则将该频率存入低频单次扫频瞬时谐振频率数组，同时判断该频率对应的峰峰值是否大于本次扫频低频频率范围内测到的频率的峰峰值，若大于则将低频频率范围内测到的最大峰峰值频率设置为本次测到的谐振频率，将低频扫频范围的波形匹配点向前推进6SSL继续进行波形匹配，直到匹配点推进到低频扫频采样总点数-9SSL；若不满足峰值约束条件或者不在频宽约束范围内，则将低频扫频范围的波形匹配点向前推进1点继续进行波形匹配，直到匹配点推进到低频扫频采样总点数-9SSL；2.5.2)根据低频扫频范围内的测频结果进行高频扫频范围内的测频；若低频扫频范围内未测到谐振频率，则采用相同的方法对高频扫频范围进行全频段波形匹配；若高频扫频范围内也未测到符合条件的谐振频率，则结束本次测频；若高频扫频范围内测到1个符合条件的谐振频率，则将该谐振频率设置为本次测频测到的高频谐振频率，同时将设置高频谐振频率搜索成功标志位；若高频扫频范围内测到2个或两个以上符合条件的谐振频率，则将其中峰峰值最大的谐振频率设置为本次测频测到的高频谐振频率，同时将设置高频谐振频率搜索成功标志位；若低频扫频范围内测到1个谐振频率，则将该谐振频率设置为本次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法，其特征在于，单频率跟踪的扫频范围应覆盖将当前频率视为高频频率对应的低频频率扫频范围，以及将当前频率视为低频频率对应的高频谐振频率扫频范围；当前频率作为单频率跟踪的依据和SC晶片双谐振频率中另一个频率的判断依据；在单次扫频测频过程中，必须先保证测到当前频率，若当前频率未测到，则不作另外两个扫频范围的频率判断，若测到当前频率再进行前向频率波形和后向频率波形的判断；/n单频率跟踪的单次扫频在当前频率、前向频率和后向频率三个频率对应的频率范围内扫频，因此分析三个频段的测频情况；系统认为当前频率为当前研磨过程测到的真实频率，必须保证测到符合条件的当前频率的情况下才进行前向频率段和后向频率段的波形匹配，否则直接结束本次测频；/n单频率跟踪功能中的单次扫频的测频谐振波形分析和具体处理过程如下：/n2.2.1)当前频率扫频范围内未匹配到谐振波形，则不管前向频率扫频范围和后向频率扫频范围是否存在谐振波形，都不进行波形匹配；/n2.2.2)当前频率扫频范围内匹配到1个符合条件的谐振波形，则对前向频率扫频范围在±N*(1/1.095)处进行波形匹配，对后向频率扫频范围在±N*1.095进行波形匹配，根据匹配结果分别判断是否在频率比范围内，若在则分别存入相关数组；/n2.2.3)当前频率扫频范围内匹配到2个及以上谐振波形，则分别对三个扫频范围进行整个频率范围内的测频，根据测频结果进行数据判断；/n低频扫频范围内全频段波形匹配的结果分别进行高频扫频范围内的波形处理，具体步骤如下：/n2.5.1)通过9点波形匹配算法在低频扫频范围内进行全频段波形匹配，搜索宽度采用低频搜索宽度，若匹配到符合波形特征的波形，则判断该波形是否满足峰值约束条件，若满足峰值约束条件，则获取当前匹配成功的波形位置，对该段波形进行平滑处理后获取峰值最大处作为谐振频率值，判断该谐振频率是否在频宽约束范围内，则将该频率存入低频单次扫频瞬时谐振频率数组，同时判断该频率对应的峰峰值是否大于本次扫频低频频率范围内测到的频率的峰峰值，若大于则将低频频率范围内测到的最大峰峰值频率设置为本次测到的谐振频率，将低频扫频范围的波形匹配点向前推进6SSL继续进行波形匹配，直到匹配点推进到低频扫频采样总点数-9SSL；若不满足峰值约束条件或者不在频宽约束范围内，则将低频扫频范围的波形匹配点向前推进1点继续进行波形匹配，直到匹配点推进到低频扫频采样总点数-9SSL；/n2.5.2)根据低频扫频范围内的测频结果进行高频扫频范围内的测频；/n若低频扫频范围内未测到谐振频率，则采用相同的方法对高频扫频范围进行全频段波形匹配；若高频扫频范围内也未测到符合条件的谐振频率，则结束本次测频；若高频扫频范围内测到1个符合条件的谐振频率，则将该谐振频率设置为本次测频测到的高频谐振频率，同时将设置高频谐振频率搜索成功标志位；若高频扫频范围内测到2个或两个以上符合条件的谐振频率，则将其中峰峰值最大的谐振频率设置为本次测频测到的高频谐振频率，同时将设置高频谐振频率搜索成功标志位；/n若低频扫频范围内测到1个谐振频率，则将该谐振频率设置为本次测频测到的低频谐振频率，通过低频谐振频率设置高频频率的波形匹配范围；高频频率＝低频频率*频率比，再根据高频频率计算出高频频率在扫频范围内的位置；扫频模块上升沿时其满足...

【技术特征摘要】
1.一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的在线单频率跟踪测频方法，其特征在于，单频率跟踪的扫频范围应覆盖将当前频率视为高频频率对应的低频频率扫频范围，以及将当前频率视为低频频率对应的高频谐振频率扫频范围；当前频率作为单频率跟踪的依据和SC晶片双谐振频率中另一个频率的判断依据；在单次扫频测频过程中，必须先保证测到当前频率，若当前频率未测到，则不作另外两个扫频范围的频率判断，若测到当前频率再进行前向频率波形和后向频率波形的判断；
单频率跟踪的单次扫频在当前频率、前向频率和后向频率三个频率对应的频率范围内扫频，因此分析三个频段的测频情况；系统认为当前频率为当前研磨过程测到的真实频率，必须保证测到符合条件的当前频率的情况下才进行前向频率段和后向频率段的波形匹配，否则直接结束本次测频；
单频率跟踪功能中的单次扫频的测频谐振波形分析和具体处理过程如下：
2.2.1)当前频率扫频范围内未匹配到谐振波形，则不管前向频率扫频范围和后向频率扫频范围是否存在谐振波形，都不进行波形匹配；
2.2.2)当前频率扫频范围内匹配到1个符合条件的谐振波形，则对前向频率扫频范围在±N*(1/1.095)处进行波形匹配，对后向频率扫频范围在±N*1.095进行波形匹配，根据匹配结果分别判断是否在频率比范围内，若在则分别存入相关数组；
2.2.3)当前频率扫频范围内匹配到2个及以上谐振波形，则分别对三个扫频范围进行整个频率范围内的测频，根据测频结果进行数据判断；
低频扫频范围内全频段波形匹配的结果分别进行高频扫频范围内的波形处理，具体步骤如下：
2.5.1)通过9点波形匹配算法在低频扫频范围内进行全频段波形匹配，搜索宽度采用低频搜索宽度，若匹配到符合波形特征的波形，则判断该波形是否满足峰值约束条件，若满足峰值约束条件，则获取当前匹配成功的波形位置，对该段波形进行平滑处理后获取峰值最大处作为谐振频率值，判断该谐振频率是否在频宽约束范围内，则将该频率存入低频单次扫频瞬时谐振频率数组，同时判断该频率对应的峰峰值是否大于本次扫频低频频率范围内测到的频率的峰峰值，若大于则将低频频率范围内测到的最大峰峰值频率设置为本次测到的谐振频率，将低频扫频范围的波形匹配点向前推进6SSL继续进行波形匹配，直到匹配点推进到低频扫频采样总点数-9SSL；若不满足峰值约束条件或者不在频宽约束范围内，则将低频扫频范围的波形匹配点向前推进1点继续进行波形匹配，直到匹配点推进到低频扫频采样总点数-9SSL；
2.5.2)根据低频扫频范围内的测频结果进行高频扫频范围内的测频；
若低频扫频范围内未测到谐振频率，则采用相同的方法对高频扫频范围进行全频段波形匹配；若高频扫频范围内也未测到符合条件的谐振频率，则结束本次测频；若高频扫频范围内测到1个符合条件的谐振频率，则将该谐振频率设置为本次测频测到的高频谐振频率，同时将设置高频谐振频率搜索成功标志位；若高频扫频范围内测到2个或两个以上符合条件的谐振频率，则将其中峰峰值最大的谐振频率设置为本次测频测到的高频谐振频率，同时将设置高频谐振频率搜索成功标志位；
若低频扫频范围内测到1个谐振频率，则将该谐振频率设置为本次测频测到的低频谐振频率，通过低频谐振频率设置高频频率的波形匹配范围；高频频率＝低频频率*频率比，再根据高频频率计算出高频频率在扫频范围内的位置；扫频模块上升沿时其满足其中FS为扫频的起始频率，为前向频率在扫频范围内的位置，Ff为前向频率值；扫频模块下降沿时其满足得到前向频率在扫频范围内的位置后，根据系统设置参数，在其范围内进行逐点波形匹配；在该频率范围内采用上述相同的方法进行波形匹配；若未匹配到波形，则结束本次测频；若匹配到一个符合条件的波形，则判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘凌锋，郭彬，林建宇，陈一信，陈浙泊，余建安，颜文俊，林斌，
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