一种SC切型石英晶片在线研磨的测频测试的波形数据处理方法技术

本发明专利技术公开了一种SC切型石英晶片在线研磨的测频测试系统，包括单次扫频双谐振频率波形匹配功能、单次扫频谐振频率数据处理功能、单位时间内数据处理功能；本发明专利技术提供了一种处理效率高、操作便捷，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的测频测试系统。

【技术实现步骤摘要】
一种SC切型石英晶片在线研磨的测频测试的波形数据处理方法
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，搭建在线测频测试的系统的波形数据分析变的十分重要。
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、操作便捷，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的测频测试的波形数据处理方法。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的测频测试的波形数据处理方法，包括单次扫频双谐振频率波形匹配功能、单次扫频谐振频率数据处理功能、单位时间内数据处理功能；具体过程如下：1.1)参数设置步骤：读取系统中掉电存储模块内测频测试参数和SC晶片设置参数；测频测试参数，通过掉电存储模块读取，其包括扫频参数和测频参数；其中扫频参数包括扫频起始频率和扫频截止频率、扫频步进、扫频速度、扫频幅度，测频参数包括高频搜索宽度、低频搜索宽度和峰值约束；SC晶片设置参数，通过掉电存储模块读取，其包括SC频率比、频率比上限、频率比下限；将上述测频测试参数和SC晶片参数分别发送给显示模块显示，用户根据需要进行参数修改，若修改后的参数与当前MCU中存储的值不同，则将MCU中的值更新为显示的新参数值；1.2)扫频准备步骤：对测频测试功能的相关变量进行初始化，变量包括界面显示的变量、统计变量和测频变量；在扫频模块开始扫频前，先将上升沿和下降沿的信号采样次数清零，将上升沿和下降沿扫频信号采样完成标志位清零；根据测频测试的界面中设置的扫频参数设置扫频模块的参数、控制扫频模块进行扫频；1.3)波形匹配步骤：步骤1.2)中若上升沿或者下降沿采样完成，则进入单次扫频双谐振频率波形匹配功能，单次扫频双谐振频率波形匹配后进行单次扫频谐振频率数据处理，获得单位时间内高频谐振频率和低频谐振频率的平均值，用于下次数据处理比较使用，同时将单次扫频相关变量清零；当单位时间内数据处理中设定的单位时间到达后，进行相关的数据处理，对单位时间内测到的所有高频和低频谐振频率求平均值和标准差，得到实时峰高和谐振宽度的平均值，高频频率和低频频率的比值，同时设置界面测频结果指示灯，并将相关数据处理完成后，将这些数据发送给显示模块进行显示，完成本轮单位时间内的测频过程后，将高频谐振频率平均值的初始值设置为扫频截止频率，低频谐振频率平均值的初始值设置为扫频起始频率，同时将高频和低频对应的频率、峰高、线宽等统计变量清零；其中，单次扫频谐振频率数据处理功能包括3种情况，测到2个以上谐振频率、测到2个谐振频率和测到1个谐振频率；测到2个以上谐振频率，先遍历存储数组中的所有谐振频率，通过两轮循环从数组中依次取出两个数据进行除法运算，若其商在频率比最大值和频率比最小值范围内，则取出这两个数据分别存入高频频率和低频频率对应的单位时间内谐振频率存储数组，并将对应的实时峰高和谐振线宽分别存入高频频率和低频频率对应的单位时间内，每次扫频实时峰高存储数组和谐振宽度存储数组；同时高频频率和低频频率的单位时间内谐振频率次数进行加1处理，在存入对应存储数组时，若存入的数据个数大于数组大小时，需进行堆栈处理，将先存入的数据剔除，再将后存入的数据存入数组；若数据个数小于数组大小，则直接存入；若得到符合条件的两个数据，则退出遍历循环，认为本次数据处理完成，得到本次扫频的高频频率和低频频率；若遍历存储数组中的所有频率都未得到符合条件的数据，则提取单次测频过程中的最大峰峰值对应的频率、实时峰高和谐振宽度；具体提取包括如下四种情况：第一种当前单位时间内低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SC切型石英晶片在线研磨的测频测试的波形数据处理方法，其特征在于，包括单次扫频双谐振频率波形匹配功能、单次扫频谐振频率数据处理功能、单位时间内数据处理功能；具体过程如下：/n1.1)参数设置步骤：读取系统中掉电存储模块内测频测试参数和SC晶片设置参数；/n测频测试参数，通过掉电存储模块读取，其包括扫频参数和测频参数；其中扫频参数包括扫频起始频率和扫频截止频率、扫频步进、扫频速度、扫频幅度，测频参数包括高频搜索宽度、低频搜索宽度和峰值约束；SC晶片设置参数，通过掉电存储模块读取，其包括SC频率比、频率比上限、频率比下限；/n将上述测频测试参数和SC晶片参数分别发送给显示模块显示，用户根据需要进行参数修改，若修改后的参数与当前MCU中存储的值不同，则将MCU中的值更新为显示的新参数值；/n1.2)扫频准备步骤：对测频测试功能的相关变量进行初始化，变量包括界面显示的变量、统计变量和测频变量；在扫频模块开始扫频前，先将上升沿和下降沿的信号采样次数清零，将上升沿和下降沿扫频信号采样完成标志位清零；根据测频测试的界面中设置的扫频参数设置扫频模块的参数、控制扫频模块进行扫频；/n1.3)波形匹配步骤：步骤1.2)中若上升沿或者下降沿采样完成，则进入单次扫频双谐振频率波形匹配功能，单次扫频双谐振频率波形匹配后进行单次扫频谐振频率数据处理，获得单位时间内高频谐振频率和低频谐振频率的平均值，用于下次数据处理比较使用，同时将单次扫频相关变量清零；当单位时间内数据处理中设定的单位时间到达后，进行相关的数据处理，对单位时间内测到的所有高频和低频谐振频率求平均值和标准差，得到实时峰高和谐振宽度的平均值，高频频率和低频频率的比值，同时设置界面测频结果指示灯，并将相关数据处理完成后，将这些数据发送给显示模块进行显示，完成本轮单位时间内的测频过程后，将高频谐振频率平均值的初始值设置为扫频截止频率，低频谐振频率平均值的初始值设置为扫频起始频率，同时将高频和低频对应的频率、峰高、线宽等统计变量清零；/n其中，单次扫频谐振频率数据处理功能包括3种情况，测到2个以上谐振频率、测到2个谐振频率和测到1个谐振频率；/n测到2个以上谐振频率，先遍历存储数组中的所有谐振频率，通过两轮循环从数组中依次取出两个数据进行除法运算，若其商在频率比最大值和频率比最小值范围内，则取出这两个数据分别存入高频频率和低频频率对应的单位时间内谐振频率存储数组，并将对应的实时峰高和谐振线宽分别存入高频频率和低频频率对应的单位时间内，每次扫频实时峰高存储数组和谐振宽度存储数组；同时高频频率和低频频率的单位时间内谐振频率次数进行加1处理，在存入对应存储数组时，若存入的数据个数大于数组大小时，需进行堆栈处理，将先存入的数据剔除，再将后存入的数据存入数组；若数据个数小于数组大小，则直接存入；/n若得到符合条件的两个数据，则退出遍历循环，认为本次数据处理完成，得到本次扫频的高频频率和低频频率；/n若遍历存储数组中的所有频率都未得到符合条件的数据，则提取单次测频过程中的最大峰峰值对应的频率、实时峰高和谐振宽度；具体提取包括如下四种情况：/n第一种当前单位时间内低频谐振频率次数为0而高频谐振频率次数非0，此时判断高频谐振频率平均值与单次测频最大峰峰值对应的频率的比值是否大于频率比最小值，若大于则认为最大峰峰值对应的频率为低频谐振频率，否则认为是高频谐振频率；/n第二种当前单位时间内低频谐振频率次数非0而高频谐振频率次数为0，此时判读单次测频最大峰峰值对应的频率与低频谐振频率平均值的比值是否大于频率比最小值，若大于则认为最大峰峰值的频率为高频谐振频率，否则认为是低频谐振频率；/n第三种当前单位时间内低频谐振频率次数和当前单位时间内高频谐振频率次数都为0，最大峰峰值对应的频率与单位时间内高频谐振频率平均值和单位时间内低频谐振频率平均值比较，看与其中的哪个频率比较接近，若比较接近低频谐振频率平均值，则将其存入低频单位时间内每次扫频谐振频率存储数组，否则将其存入高频单位时间内每次扫频谐振频率存储数组，同时分别将对应的实时峰高和谐振宽度分别存入高频和低频对应的单位时间内每次扫频实时峰高存储数组和谐振宽度存储数组；/n第四种当前单位时间内低频谐振频率次数和当前单位时间内高频谐振频率次数都非0，此时处理方式与第三种相同；/n测到2个谐振频率，将测到的两个数据进行除法运行，若其商在频率比最大值和频率比最小值范围内，则将这两个数据分别存入高频和低频对应的单位时间内每次扫频谐振频率存储数组，将对应的实时峰高和谐振宽度分别存入高频和低频对应的单位时间内每次扫频实时峰高存储数组和谐振宽度存储数组；同时高频和低频的单位时间内谐振频率次数进行加1处理；/n若两个数据的比值不符合频率比约束，则提取单次扫频波形匹配过程中的最大峰峰值对...

【技术特征摘要】
1.一种SC切型石英晶片在线研磨的测频测试的波形数据处理方法，其特征在于，包括单次扫频双谐振频率波形匹配功能、单次扫频谐振频率数据处理功能、单位时间内数据处理功能；具体过程如下：
1.1)参数设置步骤：读取系统中掉电存储模块内测频测试参数和SC晶片设置参数；
测频测试参数，通过掉电存储模块读取，其包括扫频参数和测频参数；其中扫频参数包括扫频起始频率和扫频截止频率、扫频步进、扫频速度、扫频幅度，测频参数包括高频搜索宽度、低频搜索宽度和峰值约束；SC晶片设置参数，通过掉电存储模块读取，其包括SC频率比、频率比上限、频率比下限；
将上述测频测试参数和SC晶片参数分别发送给显示模块显示，用户根据需要进行参数修改，若修改后的参数与当前MCU中存储的值不同，则将MCU中的值更新为显示的新参数值；
1.2)扫频准备步骤：对测频测试功能的相关变量进行初始化，变量包括界面显示的变量、统计变量和测频变量；在扫频模块开始扫频前，先将上升沿和下降沿的信号采样次数清零，将上升沿和下降沿扫频信号采样完成标志位清零；根据测频测试的界面中设置的扫频参数设置扫频模块的参数、控制扫频模块进行扫频；
1.3)波形匹配步骤：步骤1.2)中若上升沿或者下降沿采样完成，则进入单次扫频双谐振频率波形匹配功能，单次扫频双谐振频率波形匹配后进行单次扫频谐振频率数据处理，获得单位时间内高频谐振频率和低频谐振频率的平均值，用于下次数据处理比较使用，同时将单次扫频相关变量清零；当单位时间内数据处理中设定的单位时间到达后，进行相关的数据处理，对单位时间内测到的所有高频和低频谐振频率求平均值和标准差，得到实时峰高和谐振宽度的平均值，高频频率和低频频率的比值，同时设置界面测频结果指示灯，并将相关数据处理完成后，将这些数据发送给显示模块进行显示，完成本轮单位时间内的测频过程后，将高频谐振频率平均值的初始值设置为扫频截止频率，低频谐振频率平均值的初始值设置为扫频起始频率，同时将高频和低频对应的频率、峰高、线宽等统计变量清零；
其中，单次扫频谐振频率数据处理功能包括3种情况，测到2个以上谐振频率、测到2个谐振频率和测到1个谐振频率；
测到2个以上谐振频率，先遍历存储数组中的所有谐振频率，通过两轮循环从数组中依次取出两个数据进行除法运算，若其商在频率比最大值和频率比最小值范围内，则取出这两个数据分别存入高频频率和低频频率对应的单位时间内谐振频率存储数组，并将对应的实时峰高和谐振线宽分别存入高频频率和低频频率对应的单位时间内，每次扫频实时峰高存储数组和谐振宽度存储数组；同时高频频率和低频频率的单位时间内谐振频率次数进行加1处理，在存入对应存储数组时，若存入的数据个数大于数组大小时，需进行堆栈处理，将先存入的数据剔除，再将后存入的数据存入数组；若数据个数小于数组大小，则直接存入；
若得到符合条件的两个数据，则退出遍历循环，认为本次数据处理完成，得到本次扫频的高频频率和低频频率；
若遍历存储数组中的所有频率都未得到符合条件的数据，则提取单次测频过程中的最大峰峰值对应的频率、实时峰高和谐振宽度；具体提取包括如下四种情况：
第一种当前单位时间内低频谐振频率次数为0而高频谐振频率次数非0，此时判断高频谐振频率平均值与单次测频最大峰峰值对应的频率的比值是否大于频率比最小值，若大于则认为最大峰峰值对应的频率为低频谐振频率，否则认为是高频谐振频率；
第二种当前单位时间内低频谐振频率次数非0而高频谐振频率次数为0，此时判读单次测频最大峰峰值对应的频率与低频谐振频率平均值的比值是否大于频率比最小值，若大于则认为最大峰峰值的频率为高频谐振频率，否则认为是低频谐振频率；
第三种当前单位时间内低频谐振频率次数和当前单位时间内高频谐振频率次数都为0，最大峰峰值对应的频率与单位时间内高频谐振频率平均值和单位时间内低频谐振频率平...

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