专利名称：双擒纵调速机构机械手表的检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手表校表仪；特别是涉及一种双擒纵调速机构机械手表 校表装置及检测方法。
冃足玟不
每只机械表都会发出特有的声音，机械表的"嘀嗒"声来自擒纵调速机 构中的碰撞，擒纵调速机构是一个反馈调节器，它决定了机械表的计时精度。 机械表校表仪是一种利用擒纵调速机构的声音信号检测机械表性能参数的 仪器。目前，所有的机械表校表仪都是针对单一擒纵调速机构的机械表设计 的。而近年来开始流行的双陀飞轮手表， 一种典型的双擒纵调速机构机械表， 却无法通过普通的机械表校表仪进行检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可对双擒纵调速机构机械表进 行调校的校表仪与其检测方法。
本发明所采用的技术方案是 一种双擒纵调速机构机械手表的检测方 法，包括以下步骤信号采集和信号分析；所述信号分析包括初始表音信号 输入及预处理S1;表音分离及分析S2;自动参数调整S3;表音信号输入及 预处理S4;表音分离及分析S2;参数计算S5;屏幕显示。
所述初始表音信号输入及预处理S1包括读入10秒缓冲区数据，并显 示波形；去掉信号的直流分量；信号振幅归一化；给定端点检测的初始阈值;
所述表音分离及分析S2包括用基于过零率和短时能量的端点检测算法 找出所有可能的端点位置start(n),n=l,2,3...N和end(n),n=l,2,3...N;参数的物 理意义start(n)为每个表音碰撞的开始时间，end(n)为每个表音碰撞的结束时
间，start(n) end(n)之间为碰撞时间，encKii) start(n+l)之间为静音时间； 判断两个表音是否重合，当为是时重新返回执fi^刀始表音信号输入及预处理 Sl ;当为否时在可能区域内筛选擒纵调速机构的端点 start__el(k)=start(n),n=l,2,3...N, k-l,2,3…Nl'，在可能区域内筛选擒纵调速机 构的端点tart—e2(m>=start(n),n=l,2,3...N, m=l,2,3...N2;再次判断两个表音是 否重合，当为是时重新返回执行初始表音信号输入及预处理SI;
所述自动参数调整S3包括当为否时计算所有静音区间的短时能量；将 以上计算出的短时能量作为参考值，确定端点检测的新阈值；
所述表音信号输入及预处理S4包括读入l秒缓冲区数据；去掉信号的 直流分量；信号振幅归一化；重新进行表音分离及分析阶段；
所述参数计算S5包括分别计算两个擒纵调速机构的日差；分别计算两 个擒纵调速机构的摆幅；分别计算两个擒纵调速机构的偏振；分别计算两个 擒纵调速机构的表音轨迹。
一种双擒纵调速机构机械手表校表装置，包括信号采集装置和信号分析 装置；所述信号采集包括信号传感器、选频放大电路、声音采集模块；所述 信号分析包括表音分离及整形模块、表音分析模块、自动参考调整模块和屏 幕显示模块；所述信号传感器，拾取机械手表的表音信号并将信号转换成电 信号并通过所述选频放大电路进行放大；所述声音采集模块，能够输入/输 出信号；表音信号经所述表音分离及整形后经屏幕显示模块对外进行显示。
所述声音采集模块是电脑声卡或数据采集器中的一种。 所述信号传感器为接触式麦克风可旋转夹持装置。
本发明的有益效果是由于将表音信号进行有效分离，并对表音进行分 析后通过屏幕进行显示，实现对擒纵调速机构的手表的性能检测，该装置精 度高，工作稳定可靠，使用方便。
图1是本发明手表信号周期示意图2是本发明实施方式中单一擒纵调速机构声音信号端点检测结果示
意图3是本发明实施方式中校表装置方框图4是本发明初始表音信号输入及预处理流程图5是本发明表音分离及分析流程图6是本发明自动参数调整流程图7是本发明表音信号输入及预处理流程图8是本发明参数计算流程图。
具体实施例方式
本发明引入了端点检测算法和双陀飞轮手表性能计算。 图1是本发明手表信号周期示意图；图2是本发明实施方式中单 -擒纵 调速机构声音信号端点检测结果示意图。
如图1和图2所示，l.端点检测算法，由于机械表的声音信号由擒纵调 速机构的碰撞产生，因此，它是一个周期信号。机械表信号的每个周期有三 个波峰。通过测量各个周期的第一个波峰之间的时间差，我们可以比较被测 机械表的声音信号周期与标准周期，从而计算机械表的日差，测量擒纵调速 机构的偏振。通过测量第一个波峰和第三个波峰之间的时间差，我们可以计 算摆轮的摆幅。将每个周期与标准周期的差值连成线，即得到机械表的表音 轨迹。
我们首先将一段表音信号分成很短的帧(长度为W)，每帧与前后两帧
有一部分(M点)重叠。第/帧的第"个数据可用如下公式表示
<formula>formula see original document page 7</formula> (1)
由于碰撞时的声音信号具有较高的能量及过零率，因此，我们通过短时 能量和过零率来检测每个"嘀嗒"声的开始时间。短时能量e和过零率Z" 可用如下公式表示
<formula>formula see original document page 8</formula> (2)
<formula>formula see original document page 8</formula>(3) 其中，如果条件^i-'w成立，反之亦然。
2.双陀飞轮手表性能计算
只要把两个擒纵调速机构碰撞的声音分开，我们便可以通过如上方法计 算各个擒纵调速机构的各项性能参数，并得到综合性能参数。由基于互相关 系数的位置估算法可将两个表音分开。第z个周期的大概位置可由第一个周
期的位置决定
加r/(0 =+ (/ — l)ro ± em r
其中，eTTW是被测周期与参考周期7^的可能误差。
在确定第/个周期可能的开始位置后，我们首先判断在估计的区间内是 否有且仅有一个由端点检测法检测到的周期开始位置。如果在估计的区间内 有且仅有一个由端点检测法检测到的周期开始位置，那么我们认为该开始位 置就是所求的第Z个周期的开始位置，否则，我们将用互相关系数法进行开 始位置的检测。
若两个擒纵调速机构的声音相互重合，则无法分辨出各自的声音，此时 对各擒纵调速机构的性能不进行测量。
如图4所示，本发明所述信号分析包括初始表音信号输入及预处理Sl; 读入10秒缓冲区数据，并显示波形，该10秒的表音不参与计算；去掉信号
的直流分量；信号振幅归一化；给定端点检测的初始阈值。 其中去掉信号的直流分量的公式x(n)= x(n)-aVe_xave—x是x的平均值。
振幅归一化的公式x(n)= x(n)/max(abs(x)) Max是求最大值的函数，abs为求绝对值的函数。
如图5所示，所述表音分离及分析S2;用基于过零率和短时能量的端点 检测算法找出所有可能的端点位置start(n),n=l,2,3...N和end(n),n=l,2,3...N;
参数的物理意义N为正整数，所找到的最大的端点值，start(n)为每个 表音碰撞的开始时间，end(n)为每个表音碰撞的结束时间，start(n) end(n) 之间为碰撞时间，end(n) start(n+l)之间为静音时间；
判断两个表音是否重合，即N〈BPS"(^2
参数的物理意义N是最大的端点个数，BPS是1秒钟的碰撞次数，10是 指10秒钟，2是指两个擒纵数，其中秒数和擒纵数可按照不同的要求进行相
应的调整。
当表音重合时重新返回执行初始表音信号输入及预处理S1;当表音不重 合时，在可能区域内筛选第l擒纵调速机构的端点 start—el(k)=start(n),n=l,2,3...N, k=l,2,3...Nl;
在可能区域内筛选第2擒纵调速机构的端点1311一62(111)=513 (11),11=1,2,3...:^
m=l,2,3...N2;
再次判断两个表音是否重合，即NKBPSHO orN2<BPS*10 参数的物理意义N1和N2分别为第1擒纵和第2擒纵的最大端点数，10 是指10秒钟。
当N1或N2小于BPSX IO时，即表音重合时重新返回执行初始表音信号输 入及预处理S1。
如图6所示，所述自动参数调整S3包括当N1或N2大于BPSX10时，即 两表音分离时计算所有静音区间的短时能量；将以上计算出的短时能量作为 参考值，确定端点检测的新阈值。其中，自动调整阈值的意义在于更加精确
的确定端点，并防止音量变化导致原有阈值失效。
如图7所示，所述表音信号输入及预处理S4包括读入l秒缓冲区数据； 去掉信号的直流分量；信号振幅归一化；重新进行表音分离及分析阶段。
如图8所示，所述参数计算S5包括分别计算两个擒纵调速机构的日 差；分别计算两个擒纵调速机构的日差；分别计算两个擒纵调速机构的偏振; 分别计算两个擒纵调速机构的表音轨迹。
若用r表示被测周期，K表示标准周期，SP/7表示每小时的周期数，那
么日差M可用如下公式计算
<formula>formula see original document page 10</formula>(4)
《
相邻两个周期的时间差即为擒纵调速机构的偏振。
由于摆轮的运动曲线近似于正弦曲线，而摆轮的升角f为固定值，因此， 摆轮的摆幅^可由如下公式计算
<formula>formula see original document page 10</formula> (5)
其中，^表示第一个波峰和第三个波峰之前的时间差，/表示正弦波的频率。 将两个陀飞轮的瞬时日差、偏振、摆轮振幅和表音轨迹显示在屏幕上。 如图3所示，本发明双擒纵调速机构机械手表校表装置，包括信号采集 装置和信号分析装置；所述信号采集包括信号传感器、选频放大电路、声音 采集模块；所述声音采集模块是电脑声卡或数据采集器中的一种，所述信号 传感器为接触式麦克风可旋转夹持装置，接触式麦克风可最大程度的排除环 境噪声的干扰，使通过电脑声卡采集到的声音信号波形清晰。所述信号分析 包括表音分离及整形模块、表音分析模块、自动参考调整模块和屏幕显示模 块；所述信号传感器，拾取机械手表的表音信号并将信号转换成电信号并通 过所述选频放大电路进行放大；所述声音采集模块，能够输入/输出信号； 表音信号经所述表音分离及整形后经屏幕显示模块对外进行显示。
权利要求
1.一种双擒纵调速机构机械手表的检测方法，其特征在于包括以下步骤信号采集和信号分析；所述信号分析包括初始表音信号输入及预处理S1；表音分离及分析S2；自动参数调整S3；表音信号输入及预处理S4；表音分离及分析S2；参数计算S5；屏幕显示。
2. 根据权利要求1所述的双擒纵调速机构机械手表的检测方法，其特征在于所述初始表音信号输入及预处理Sl包括 读入10秒缓冲区数据，并显示波形； 去掉信号的直流分量； 信号振幅归一化； 给定端点检测的初始阈值；所述表音分离及分析S2包括用基于过零率和短时能量的端点检测算法找出所有可能的端点位置start(n),n=l,2,3...N和end(n),n=l,2,3...N;参数的物理意义start(n)为每个表音碰撞的开始时间，end(n)为每个表音 碰撞的结束时间，start(n) end(n)之间为碰撞时间，end(n) start(n+l)之 间为静音时间；判断两个表音是否重合，当为是时重新返回执行初始表音信号输入及预 处理S1;当为否时在可能区域内筛选擒纵调速机构的端点<formula>see original document page 3</formula>在可能区域内筛选擒纵调速机构的端点tart—e2(m)=start(n),n=l,2,3...N, m=l,2,3.,.N2;再次判断两个表音是否重合，当为是时重新返回执行初始表音信号输入及预处理Sl;所述自动参数调整S3包括当为否时计算所有静音区间的短时能量；将以上计算出的短时能量作为参考值，确定端点检测的新阈值； 所述表音信号输入及预处理S4包括读入l秒缓冲区数据；去掉信号的直流分量；信号振幅归一化；重新进行表音分离及分析阶段；所述参数计算S5包括分别计算两个擒纵调速机构的日差；分别计算两个擒纵调速机构的摆幅；分别计算两个擒纵调速机构的偏振；分别计算两个擒纵调速机构的表音轨迹。
3.根据权利要求1所述的双擒纵调速机构机械手表的检测装置，其特 征在于包括信号采集装置和信号分析装置；所述信号采集包括信号传感器、 选频放大电路、声音采集模块；所述信号分析包括表音分离及整形模块、表 音分析模块、自动参考调整模块和屏幕显示模块；所述信号传感器，拾取机 械手表的表音信号并将信号转换成电信号并通过所述选频放大电路进行放 大；所述声音采集模块，能够输入/输出信号；表音信号经所述表音分离及 整形后经屏幕显示模块对外进行显示。
4. 根据权利要求3所述的双擒纵调速机构机械手表的检测装置，其特 征在于所述声音采集模块是电脑声卡或数据采集器中的一种。
5. 根据权利要求3所述的双擒纵调速机构机械手表的检测装置，其特 征在于所述信号传感器为接触式麦克风可旋转夹持装置。
全文摘要
本发明公开了一种双擒纵调速机构机械手表的检测方法，包括以下步骤信号采集和信号分析；所述信号分析包括初始表音信号输入及预处理S1；表音分离及分析S2；自动参数调整S3；表音信号输入及预处理S4；表音分离及分析S2；参数计算S5；屏幕显示。有益效果是由于将表音信号进行有效分离，并对表音进行分析后通过屏幕进行显示，实现对擒纵调速机构的手表的性能检测，该装置精度高，工作稳定可靠，使用方便。
文档编号G04D7/08GK101344756SQ20081005413
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者周文霞, 曹维峰, 马广礼 申请人:天津海鸥表业集团有限公司