一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法及裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)適用于誤差消除技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法及裝置，所述方法包括：獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)。該機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法可消除不同工作環(huán)境下測量系統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)造成的誤差。

Method and device for eliminating mechanical vibration error

The invention is applicable to the technical field of error elimination, provides a method and a device for eliminating errors of mechanical vibration, the method comprises: obtaining a reference input signal at the current time, determined by the reference input signal the moment before the reference input signal at the moment; according to the reference input signal when the reference input signal before the moment and the moment before the sure, the reference input signal vector X (n); field programmable array and using FIR adaptive filtering algorithm of the reference input signal vector based on X (n) filter, the output signal effectively. The mechanical vibration error elimination method can eliminate the errors caused by mechanical vibration of the measuring system under different working conditions.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法及裝置
本專利技術(shù)屬于誤差消除
，尤其涉及一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法及裝置。
技術(shù)介紹
測量系統(tǒng)工作時(shí)，傳感器采集機(jī)械位移等信息，測量系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到測量結(jié)果，但機(jī)械振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果存在較大的誤差。若依靠改進(jìn)機(jī)械的制造工藝提高測量精度，存在成本高和加工難度大的問題，而且在不同的測量環(huán)境中，由于溫度和濕度等因素的影響，測量系統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)頻率不同，因此難以消除機(jī)械振動(dòng)造成的測量結(jié)果誤差。故，有必要提出一種新的技術(shù)方案，以解決上述技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于此，本專利技術(shù)實(shí)施例提供機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中難以消除機(jī)械振動(dòng)造成的測量結(jié)果誤差的問題。本專利技術(shù)實(shí)施例的第一方面，提供一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法，包括：獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和所述之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)。本專利技術(shù)實(shí)施例的第二方面，提供一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除裝置，包括：獲取模塊，用于獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；確定模塊，用于根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和所述之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；濾波模塊，用于基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)。本專利技術(shù)實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：本專利技術(shù)所提供的機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法及裝置中，獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)。該機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法及裝置中輸出的有效信號(hào)，可消除不同工作環(huán)境下測量系統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)造成的誤差。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例一提供的機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法的一流程圖；圖2是圖1所示機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法中步驟S10的一流程圖；圖3是圖1所示機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法中步驟S30的一流程圖；圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的FIR自適應(yīng)濾波算法的示意圖；圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的機(jī)械振動(dòng)誤差消除裝置的結(jié)構(gòu)框圖。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法。該機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法包括：獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)，從而消除不同工作環(huán)境下測量系統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)造成的誤差。為了說明本專利技術(shù)所提供的機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法，下面通過具體實(shí)施例來進(jìn)行說明。實(shí)施例一圖1示出了本專利技術(shù)實(shí)施例一提供的機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法的一流程圖，詳述如下：在S10中，獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)。當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)是指頻域上的參考輸入信號(hào)，若當(dāng)前時(shí)刻為n，預(yù)設(shè)參考信號(hào)向量的長度為k，則根據(jù)k值確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)為(k-1)個(gè)。為了使參考輸入信號(hào)向量與測量系統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)高度相關(guān)，優(yōu)選地，使獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)的過程在系統(tǒng)空閑的狀態(tài)下進(jìn)行，在系統(tǒng)空閑狀態(tài)下獲取到的參考輸入信號(hào)更準(zhǔn)確并且始終能和測量系統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)保持高度相關(guān)。其中，系統(tǒng)空閑的狀態(tài)是指系統(tǒng)開啟但沒有進(jìn)入測量的工作狀態(tài)。在S20中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)。令X(n)＝{x(n),x(n-1)，x(n-2)，……，x(n-k-2)，x(n-k+1)}T，其中，x(n)為當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；x(n-1)為上一時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，……，x(n-k+1)為上(k-1)時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，x(n-1)，x(n-2)，……，x(n-k-2)，x(n-k+1)合稱為之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；參考輸入信號(hào)向量X(n)由當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)構(gòu)成。在S30中，基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)?，F(xiàn)場可編程陣列(即Field－ProgrammableGateArray，簡稱FPGA)，是一種基于N輸入查找表(LUT)技術(shù)的現(xiàn)場可編程門陣列，具有豐富而規(guī)則的邏輯資源和布線資源。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(LogicCellArray)這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB(ConfigurableLogicBlock)、輸入輸出模塊IOB(InputOutputBlock)和內(nèi)部連線(Interconnect)三個(gè)部分?，F(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是可編程器件，與傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu)。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)來實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程。基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波包括：原始輸入信號(hào)不進(jìn)行濾波，直接作為期望輸出信號(hào)，當(dāng)前時(shí)刻的期望輸出信號(hào)與之前時(shí)刻的期望輸出信號(hào)構(gòu)成期望輸出信號(hào)向量；對參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行自適應(yīng)性濾波，輸出信號(hào)向量為自適應(yīng)濾波權(quán)系數(shù)向量的轉(zhuǎn)置與參考輸入向量的乘積，誤差信號(hào)向量為期望信號(hào)向量與輸出信號(hào)向量之差，根據(jù)獲得的誤差信號(hào)向量逐步調(diào)整自適應(yīng)濾波權(quán)系數(shù)向量，直至誤差向量的值最小。優(yōu)選地，步驟S30是在系統(tǒng)工作時(shí)進(jìn)行的。系統(tǒng)工作是指系統(tǒng)開啟并進(jìn)入工作狀態(tài)。本實(shí)施例所提供的機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法中，獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法，其特征在于，包括：獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和所述之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除方法，其特征在于，包括：獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，利用所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)確定之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)；根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)和所述之前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，確定參考輸入信號(hào)向量X(n)；基于現(xiàn)場可編程陣列并采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)，包括：對采集到的連續(xù)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)；基于現(xiàn)場可編程陣列對所述數(shù)字信號(hào)做快速傅里葉變換到頻域；根據(jù)所述頻域的頻譜分量圖計(jì)算固有頻率；根據(jù)所述固有頻率合成所述當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，輸出有效信號(hào)，包括：根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量W(n)的轉(zhuǎn)置與所述參考輸入信號(hào)向量X(n)相乘，獲取當(dāng)前時(shí)刻的輸出信號(hào)向量Y(n)；將期望輸出信號(hào)向量D(n)與所述輸出信號(hào)向量Y(n)相減，獲取誤差信號(hào)向量E(n)；采用FIR自適應(yīng)濾波算法對所述誤差信號(hào)向量E(n)和參考輸入信號(hào)向量X(n)進(jìn)行濾波，獲取下一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量W(n+1)；將下一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量W(n+1)的轉(zhuǎn)置與所述參考輸入信號(hào)向量X(n+1)相乘，獲取下一時(shí)刻的輸出信號(hào)向量Y(n+1)，作為所述有效信號(hào)輸出。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述下一時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量W(n+1)是所述誤差信號(hào)向量E(n)和參考輸入信號(hào)向量X(n)和步長因子的乘積與所述當(dāng)前時(shí)刻的自適應(yīng)濾波器權(quán)系數(shù)向量W(n)的和值。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括：時(shí)鐘控制當(dāng)前時(shí)刻的參考輸入信號(hào)向量和期望輸出信號(hào)向量同步進(jìn)行。延遲輸入量緩存至所述現(xiàn)場可編程陣列的寄存器中。6.一種機(jī)械振動(dòng)誤差消除裝置，其特征在于，包括...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董揚(yáng)輝，
申請(專利權(quán))人：深圳怡化電腦股份有限公司，深圳市怡化時(shí)代科技有限公司，深圳市怡化金融智能研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44