一种分布式频响特性测量分析系统的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种分布式频响特性测量分析系统，特别是涉及由激励信号产生单元和多个响应信号采集节点组成的分布式频响特性测量分析系统，属于工程测控技术领域。
【背景技术】
[0002]工程试验中，常常要求对控制系统的动态特性进行研究，其重要的途径就是进行系统频响特性的测量分析。目前，频响特性的测量中，通常使用以相关分析技术为基础的频响特性测量分析仪或是以快速傅立叶变化(FFT)技术为基础的动态信号分析仪，这些仪器属于配有GPIB接口的第二代智能测试仪器，本身提供有完善的测量功能。由于受仪器本身配置的限制，只能完成少量通道的测量，如HP3562A动态信号分析仪、TD1250频响特性测量分析仪等，配置有两个测量通道，一次只能完成对单一输入和单一输出系统频响特性的测量。美国安捷伦科技公司的最新产品E35670A动态信号分析仪虽然测量通道有所扩展，但也仅仅提供了 4个分析通道，难以完成更多通道的测量。
[0003]《测控技术》2004年第3期文章“基于VXI总线的多通道频率响应分析与系统建模”提出了基于仪器控制总线的频响特性测量分析系统，与目前市场上的频响特性测量分析仪器在结构上有类似之处，均采用独立机箱式结构，不能进行空间上的分布式布置，难以进行扩展。
[0004]为了实现多通道的频响特性测量，其硬件基础要求测试系统产生正弦激励信号，并且在测量过程中自动改变正弦激励信号的频率，完成频率的扫描；另一方面，要求信号的测量通道能在同一触发信号的触发下执行同步数据采集操作，保证信号之间的相位同步。
[0005]随着工业以太网、1394火线、LXI等数据传输总线技术的发展，组建分布式、多通道、数据传输率高、容量大、可靠性高的分布式频响特性测量分析系统的条件已成熟。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是设计一种分布式频响特性测量分析系统，该系统基于工业以太网、1394火线、LXI等数据传输总线的仪器模块，产生激励信号并接收被测系统的响应输出信号，完成多通道的频响特性测量分析。
[0007]本发明的技术方案是:一种分布式频响特性测量分析系统，由运行控制单元、激励信号产生单元、至少一个响应信号采集单元、数据传输总线、信号传输线、操作应用单元组成，运行控制单元、激励信号产生单元、响应信号采集单元分别配置有能独立运行的控制器和通讯接口，运行控制单元、激励信号产生单元、响应信号采集单元之间通过数据传输总线实现互连通讯，并通过数据传输总线进行命令信息的传输和数据信息交换，激励信号产生单元输出的激励信号通过信号传输线与各响应信号采集单元连接，接入到响应信号采集单元的一个采集通道，操作应用单元是可执行的应用软件，通过在运行控制单元上的运行，接收用户的操作输入，根据用户的操作选择或参数设置，形成控制激励信号产生单元和响应信号采集单元的命令参数，并接收激励信号产生单元和响应信号采集单元返回的状态信息及数据信息，并进行数据处理分析，得到频响特性数据结果。
[0008]运行控制单元配置有能独立运行的控制器、数据通讯接口、RAM存储器、磁盘，键盘、鼠标和显示器，操作系统、应用软件，支持操作应用单元软件的执行，按照操作应用单元的执行要求，通过通讯接口向激励信号产生单元、响应信号采集单元发送控制命令，控制其运行，或者通过通讯接口接收激励信号产生单元、响应信号采集单元返回的状态信息和数据信息。
[0009]激励信号产生单元配置有能独立运行的控制器、数据通讯接口和模拟量输出接口，通过数据通讯接口接收运行控制单元发送的控制命令，按照控制命令的规定，控制模拟量输出接口产生输出规定频率和规定幅值的正弦信号，作为被测试系统的输入激励信号，并通过改变当前正弦信号的频率，实现信号的扫频输出；或者是按照控制命令的规定，产生输出规定波形和规定幅值、周期的信号，作为被测试系统的输入激励信号。
[0010]响应信号采集单元配置有能独立运行的控制器、数据通讯接口和模拟量输入接口，通过通讯接口接收运行控制单元的控制命令，按照控制命令的规定，控制模拟量输入接口，以规定的采样速率、分辨率、采集方式，从规定的采集通道采集被测试系统的输出响应信号，并通过通讯接口将所采集的数据发送给运行控制单元。或者是在采集被测试系统的输出响应信号的同时，按照同样的采集方式和参数采集激励信号产生单元输出的激励信号。
[0011]操作应用单元提供了频响特性测量分析操作的各种功能，由下述的各软件组件模块实现相应的功能，通过对人一机界面操作控制组件模块、数据文件操作组件模块、发生器参数设置组件模块、频响分析参数设置组件模块、扫频参数设置组件模块、图形曲线显示组件模块、频响特性数据处理组件模块、激励信号产生单元数据传输组件模块、响应信号采集单元数据传输组件模块各组件模块的调度运行，完成频响特性测量分析。
[0012]人一机界面操作控制组件模块采用虚拟操作界面，提供人一机交互界面接口，接收用户的操作输入，完成参数的设置，或者是资源的配置选择，按照用户的操作输入，调度执行软件组件模块，完成相应的功能。
[0013]数据文件操作组件模块提供了新建、打开、关闭、保存测量数据文件的功能，以及完成频响特性测量分析后，选择系统退出各项操作。
[0014]发生器参数设置组件模块提供设置信号发生器的频率、幅值、偏压、波形参数的设置与选择功能。
[0015]频响分析参数设置组件模块提供了对响应信号量程、积分方式、谐波的选择，以及对积分时间、延迟时间的设置操作。
[0016]扫频参数设置组件模块提供了扫频类型的选择、最小频率、最大频率、对数扫频增量、线性扫频增量等参数的设置操作。
[0017]图形曲线显示组件模块提供了对图形曲线X轴坐标方式是选择线性坐标或者是选择对数坐标，选择相位增益图形曲线中Y轴坐标方式为-180°?180°、0°?360°、-360°?0°三者之一；选择插值平滑功能对频响特性测量分析数据做进一步处理，获得连续平滑图形曲线；图形曲线的显示中，还可以根据需要，重新选择数据文件，进行图形曲线的显示，以及选择报告生成功能，产生符合要求的频响特性测量分析报告。
[0018]频响特性数据处理组件模块提供了对被测试系统的输入激励信号和输出响应信号数据进行处理分析，得到被测试系统的频响特性测量数据，以及对单一测量通道数据积分、数据微分，两个通道之间的数据和、数据差、数据积、数据除操作。
[0019]激励信号产生单元数据传输组件模块提供了将用户的操作转换为控制激励信号产生单元的命令，并通过运行控制单元与激励信号产生单元之间的通讯接口，由行控制单元将命令信息发送给激励信号产生单元，或者是由行控制单元接收激励信号产生单元返回的状态参数。
[0020]响应信号采集单元数据传输组件模块提供了将用户的操作转换为控制响应信号采集单元的命令，并通过运行控制单元与响应信号采集单元之