기술 개요

동적 신호의 주파수와 폭에 대한 실시간 계산 정밀도가 낮은 문제를 해결하기 위해동방소가 제기하였다YLS 고정밀 주파수폭 계산측법, 이 기술은 동적 신호의 정확한 주파수와 폭 측정에 사용되는 기술로 일반 동적 신호 분석기의 수용을 돌파했다FFT 정밀도 제한어려운 문제, 소프트웨어 알고리즘 정밀도 최대 10진수 15~16비트 정밀도, 소프트웨어와 하드웨어를 결합한 실제 측정 시스템의 주파수 정밀도는 10진수 8비트 정밀도에 달한다，이 방법기존 알고리즘보다정밀도 향상었6~수량 레벨 7 개.

주파수 테스트 정밀도에 영향을 주는 요소는 주로 하드웨어 시계 소스와 소프트웨어 알고리즘이라는 두 가지 측면에 있다.이 글은 소프트웨어 알고리즘이 주파수 정밀도에 미치는 영향만 토론한다.

1. 업종의 문제점: 전통적인 주파수계산에 존재하는 문제

일반 가상 기기, ADC를 거친 후의 시역 파형, 일반적으로 사용FFT는방법은 주파수, 폭 등의 결과를 얻기 위해 스펙트럼 분석을 한다.신호 샘플링 주파수가 SF이고 FFT 계산 포인트가 N이면 주파수 해상도는 df=SF/N이고 주파수 오차 범위는 ±0.5df이며 실제 신호 주파수가 주파수 해상도의 정수 배가 아닐 경우 주파수 스펙트럼 유출이 발생하고 주파수 오차 범위는0~36.3%。

폭 정밀도를 높이기 위해 창을 추가하거나 부드럽게 하는 방법을 자주 사용하지만 이러한 방법은 폭 정밀도를 어느 정도 높일 수 있을 뿐 주파수 정밀도를 희생하는 대가를 치른다.

주파수 정밀도를 높이기 위해 분석점 N을 늘리거나 사용하는 경우가 많다확대 FFT등 세분화방법, 이런 방법들은 모두 더욱 많은 분석점수가 필요하여 현실시연산이 어려우며 폭치정밀도를 높일것을 보장할수 없다.따라서 가상 기기가 실시간으로 고정밀도의 주파수와 폭을 얻을 수 있도록 하는 것은 국제적인 난제이다.

구체적인 정밀도 지표에서 볼 때, 일반 가상 기기의 주파수, 폭 정밀도도 10진수 3비트에서 5비트에 달한다.6비트 정밀도에만 도달할 수 있으며 계산 분석이 복잡하고 시간이 많이 걸립니다.

2. 해결 방안: 제시YLS 고정밀 주파수폭 계산법

YLS 고정밀 주파수폭 계산법동양에서 제기한 것이다고정밀 주파수계와 폭치계 방법은 일종의 시역 계산과 주파수 계산이 결합된 특수한 방법으로 FFT 계산 결과를 바탕으로 다시 최적화와 반복 계산을 진행하여 스펙트럼 중의 몇몇 스펙트럼 봉점의 주파수, 폭치와 초상위를 정확하게 계산할 수 있다, 알고리즘 프로세스는 그림과 같습니다.1와 같이。

그림 1 동적 신호의 기본 파라메트릭옥랑 우산은 설탕이 많다.정확한 알고리즘흐름도

하드웨어 수집 오차를 고려하지 않고 1024점의 데이터를 이용하여 빠른 실시간 계산만 하면 10진수 12에 도달할 수 있다-14비트 정밀도，해외 장비는의일반적인 방법, 6 까지만 가능~7비트 십진수 정밀도，이 방법을 통해 정밀도를 6 까지 높일 수 있음~수량 레벨 7 개.그림2동방의 가상 신호 발생기에서 발생하는 정현 신호를 사용하기 위해 YLS 알고리즘의 정밀도를 검증하기 위해 신호 주파수를 1로 설정합니다.23.456789012345 Hz,폭을 1로 설정23.456789012345 mV，그림 3은 동양을 사용한 것이다YLS 고정밀 주파수 폭알고리즘이 실시간으로 식별하는 주파수와 폭, 대비도2와 도3은 알수 있다.YLS 고정밀 주파수 폭알고리즘의 주파수와 폭 정밀도는 12비트.

그림 2 아날로그 신호원이 신호를 생성하는 주파수와 폭값

그림 3 YLS고정밀 주파수 폭 계산 소프트웨어가 표시하는 주파수와 폭

YLS 알고리즘의 정밀도는 하드웨어 시스템의 측정 정밀도보다 훨씬 높기 때문에 사전에 표준 신호원과 YLS 알고리즘을 통해 하드웨어 시스템의 고유 주파수 오차와 폭 오차를 정확하게 측정한 후 실시간 측정 과정에서 주파수와 폭 결과를 온라인으로 교정할 수 있다.구현 프로세스는 그림과 같습니다.4이 방법은 외부 시계 참조를 사용하지 않고 측정 기기가 주파수 측정 정밀도를 10에서-5또는 10-6의 체급을 10으로 올리다-8, 2 향상-3개수 체급.

그림4 YLS 알고리즘 기반 하드웨어 주파수 폭 교정 프로세스

3. 실측 효과

3.1전문가 검토 결과

2012년 11월 25일, 중항공업304연구소, 중국계량과학연구원, 북경계량검측과학연구원의 전문가 6명으로 구성된 시험조가 진행한 시험보고에 따르면 (이하 시험보고중의 발췌문이다.)

1.옥랑 우산은 설탕이 많다.수직 고정밀 주파수 측정 기술:

소프트웨어 알고리즘 오차 범위는1×10-12~1×10-14, 일반값은4×10-14; 하드웨어 시스템 측정 오차 범위는1×10-8,일반값은6×10-10, 일반FFT는방법 측정 오차 범위는1×10-4 ~ 4×10-3。

2.옥랑 우산은 설탕이 많다.수직 고정밀 폭 측정 기술:

소프트웨어 알고리즘 오차 범위는1×10-12~1×10-14, 일반값은5×10-14; 하드웨어 시스템 측정 오차 범위는1×10-3,일반값은7×10-4. 일반FFT는방법 측정 오차 범위는 8×10-2 ~ 3×10-1。

3.주파수폭 교정 기술은 외국의 한 채집기에 사용된다:

주파수 오차는6×10-7 ~2×10-5최대9×10-8이내, 최대 향상1105배;폭 오차는3×10-3최대2×10-4이내, 최대 향상73배.

4.주파수폭 교정 기술 국내 사용INV는채집기:

주파수 오차는3×10-7~4×10-6최대4×10-8이내, 최대 향상99배;폭 오차는5×10-3 최대7×10-4이내, 최대 향상368배.

3.2 주파수와 폭 소프트웨어 알고리즘 정밀도 대비

어떤 국외를 사용하다계기와 동양의 정밀한 알고리즘을 비교한 결과 그림과 같다5및 그림6이와 같이 두 그림의 가로 좌표는 신호의 샘플링 주파수이고 세로 좌표는 측정 정밀도이다. 두 그림의 의미는 서로 다른 샘플링 주파수를 사용하여 특정한 고정폭과 주파수의 신호를 분석하는 정밀도 대비이다. 분석 포인트는 모두 1이다.024점.그림 5와 그림 6에서 볼 수 있듯이 동양이 제시한 고정밀 주파수와 폭 알고리즘의 정밀도는 샘플링 주파수의 변화에 따라 매우 작지만 비교 업체의 주파수와 폭 정밀도는 샘플링 주파수의 증가에 따라 빠르게 낮아진다. 샘플링 포인트가 변하지 않고 샘플링 주파수가 높아진 후 채집된 신호 주기가 줄어들기 때문에 전통적인 FFT 기반 알고리즘의 정밀도가 낮아지고 동양의 고정밀 알고리즘은 매우 작은 영향을 받는다.

그림5 동방소 알고리즘과 국외 업체 주파수 알고리즘 정밀도 비교

그림6 동방소 알고리즘과 국외 공장 폭치 알고리즘 정밀도 비교

3.3 소프트 하드웨어 시스템의 측정 정밀도 대비

고정밀 주파수폭 기술을 응용한 동방소 시스템과 국제의 3개 기기를 비교 테스트한 결과 그림과 같다7그림 7의 가로 좌표는 신호 주파수이고 세로 좌표는 측정 정밀도입니다.그림7은 고정된 샘플링 주파수와 분석점의 서로 다른 주파수의 신호를 사용하여 주파수와 폭을 분석하는 의미를 나타낸다.신호 주파수의 변화에 따라 동양의 고정밀 알고리즘 분석 정밀도는 기본적으로 변하지 않는다. 그러나 외국의 다른 3개 시스템의 정밀도는 신호 주파수의 영향이 비교적 크다. 그 근본 원인은 샘플링 주파수와 분석 포인트가 변하지 않기 때문이다. 신호 주파수가 낮을수록 채집된 신호 주기 수가 적고 FFT 알고리즘에 기반한 정밀도는 낮으며 동양의 고정밀 알고리즘은 기본적으로 영향을 받지 않는다.

그림7동방소 계통과 국제공장 주파수 측정 정밀도 대비도

4. 응용사례

강주아오 대교는 긴 연륙교로 외신으로부터'현대 세계 7대 기적 중 하나'로 평가받고 있다.그것은 우리 나라의 교량 건설 능력이 선진에 이르렀음을 대표하고 있다수평.강주아오 대교 전체 길이55km, 예다리, 이인공도, 터널이 일체화된 바다 건너 통로.

강주아오 대교 시공 환경매우열악하다.많은주요 엔지니어링 기술경험 부족.예를 들어 침관 터널 기술, 총 길이 약 55킬로미터의 강주아오 대교, 거의 30킬로미터의 해저에 위치, 공사량거대크고,그리고 해결해야 할 것들이 많아요.기술적 난제.유럽에는 100년 동안 침관 터널 기술이 있지만, 핵심 기술은 모두 네덜란드, 독일 등 소수 국가의 손에 장악되어 있다.나라기술이야의, 엄청난 기술 컨설팅 비용, 최종우리스스로 갈 수밖에 없다혁신의 길。

에서공사의 가장 중요한 부분——가장후절침관의 설치이 과정에서 고정밀 센서와 동방소를 통해YLS 고정밀 주파수 폭알고리즘, 침관의 수중 정밀 테스트를 실현하고, 수중 정밀 측정 제어 시스템은 외부에서 가격을 제시한 적이 있다.0~15억 위안.침관 설치의 설계 편차 목표는10cm그리고 결국 편차가 발생하게 됩니다.0.8mm, 반대쪽 편차2.6mm정확한 설치, 침관 설치 임무를 원만히 완수하고, 동방소 소프트웨어는강주대교 침관도킹 자세 모니터링 중의 화면은 그림8과 같다。

그림8 항주대교 침관도킹 자세 모니터링 동방소 소프트웨어 화면