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专利号: 2020109423933
申请人: 浙江大学台州研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的自动搜索方法,其特征在于,自动搜索实现对SC晶片当前频率的搜索,并且根据自动搜索的不同结果进行不同的处理,若指定圈数内未搜索到频率则系统提示搜索异常报警,若搜索到一个频率则进行单频率跟踪测频流程,若搜索到两个频率则进行双频率跟踪测频流程;同时当系统出现测频异常且频率未到达停机阈值时,调用自动搜索功能重新搜索频率;

具体自动搜索功能包括数据初始化、扫频和测频参数设置、单次扫频双谐振频率波形匹配功能、单次扫频数据处理功能、全频段数据处理功能和频段切换功能;

数据初始化进行频率统计相关变量的初始化,需要初始化的变量包括:单次扫频过程中测频相关变量、全频段分段扫频双谐振频率测频相关变量、全频段分段扫频单谐振频率测频相关变量、自动搜索过程相关控制变量和扫频模块控制变量;

扫频和测频参数设置包括设置扫频参数和测频参数;其中扫频参数包括扫频起始频率、扫频截止频率、扫频步进、扫频速度和扫频幅度;在自动搜索扫频过程中采用在指定的圈数内进行周期性扫频的方法,一个周期的扫频为从目标频率开始到起始频率结束进行分段扫频,每段的扫频采用指定时间内重复扫频,每段扫频的扫频范围与频率相关,扫频范围内必须包含高频谐振频率和低频谐振频率;

单次扫频双谐振频率波形匹配功能,当单次采样完成后,进入自动搜索单次扫频双谐振频率波形匹配;开始所有扫频点9点波形匹配算法前先判断当前段测到谐振频率次数是否小于设定阈值,若小于,则进行9点波形匹配,否则认为本段采集到的数据量已经足够,跳过本次9点波形匹配过程;其中,由于自动搜索过程中每段的扫频范围较大,不同频率对应的搜索宽度会有所差别,从而在采用9点波形匹配过程中采用多个搜索宽度进行匹配;

单次扫频数据处理功能包括处理以下三种情况,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3种情况进行分别处理;

频段切换功能,通过设置指定的时间进行单频段的重复扫频和测频,当指定的时间到达后,判断全频段扫频是否完成,全频段扫频完成的判断依据为当前扫频的起始频率是否小于用户设置的晶片研磨起始频率,若小于则全频段扫频完成,进行全频段数据处理功能;

若不小于,则进行频率切换;

全频段数据处理功能,若全频段扫频完成,进入全频段数据处理,具体包括如下步骤:

2.1.1)遍历自动搜索过程所有频段测到的高频和低频谐振频率;若当前段测到的高频和低频谐振频率次数大于等于系统设定的自动搜索成功谐振频率次数,则对高频和低频谐振频率存储数组内的所有数据进行干扰值剔除后,求出剩余数据的平均值,并返回剩余数据的个数;若剩余的数据个数还是大于等于系统设定的自动搜索成功谐振频率次数,则认为高频和低频谐振频率搜索成功,同时判断剩余的数据个数是否大于所有段最大谐振频率次数,若大于,则将所有段最大谐振频率次数设置为本段经数据处理后的剩余数据个数,再进行下一段的数据处理,否则直接进行下一段的数据处理,直到完成所有段的数据处理,找到符合条件的数据个数最大的段;

若当前段测到的高频和低频谐振频率次数小于系统设定的自动搜索成功谐振频率次数,则进行下一段的数据处理,直到完成所有段的数据处理;

2.1.2)判断高频和低频谐振频率是否搜索成功,若搜索成功,则判断高频谐振频率和低频谐振频率的比值是否在频率比最大值和频率比最小值范围内,若在范围内,则认为两个谐振频率都搜索到,将跟踪测频过程使用的高频谐振频率和低频谐振频率分别设置为自动搜索测到的高频和低频谐振频率,进入跟踪测频流程;若搜索不成功,则进行全频段单谐振频率数据处理;

2.1.3)单谐振频率数据处理,遍历全频段测到的单谐振频率数据,若当前段测到单谐振频率次数大于等于系统设定的自动搜索成功谐振频率次数,则对单谐振频率存储数组内的所有数据进行干扰值剔除后,求出剩余数据的平均值,并返回剩余数据的个数;若剩余的数据个数还是大于等于系统设定的自动搜索成功谐振频率次数,则认为单谐振频率搜索成功,同时判断剩余的数据个数是否大于所有段最大谐振频率次数,若大于,则将所有段最大谐振频率次数设置为本段经数据处理后的剩余数据个数,再进行下一段的数据处理,否则进行下一段的数据处理,直到完成所有段的数据处理;

若当前段测到单谐振频率次数小于系统设定的自动搜索成功谐振频率次数,则进行下一段的数据处理,直到完成所有段的数据处理;

2.1.4)判断单谐振频率是否搜索成功,若搜索成功,则将跟踪测频过程使用的高频谐振频率设置为自动搜索测到单谐振频率,进入跟踪测频流程;若搜索不成功,判断自动搜索圈数是否达到系统设置的自动搜索异常圈数,若达到,则停止自动搜索,系统进行自动搜索异常报警;若未达到,则继续进行全频段自动搜索流程;

2.1.5)根据自动搜索的结果,将谐振频率数据发送给界面显示;若双谐振频率搜索成功,则对高频和低频谐振频率进行校准后发送给界面显示,若单谐振频率搜索成功,则对单谐振频率进行校准后发送给界面显示。

2.根据权利要求1所述的一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的自动搜索方法,其特征在于,单次扫频过程中测频相关变量的初始化包括:谐振频率个数统计变量清零、谐振频率个数最大值设置、瞬时谐振频率存储数组清零和峰峰值最大瞬时谐振频率清零;

全频段分段扫频双谐振频率测频相关变量的初始化包括:全频段扫频当前段位置清零,全频段从0开始,最多分为36段,各个扫频频段高频和低频测到谐振频率次数存储数组清零,各个扫频频段高频和低频测到谐振频率存储数组清零;

全频段分段扫频单谐振频率测频相关变量的初始化包括:各个扫频频段测到单谐振频率次数存储数组清零、各个扫频频段测到单谐振频率存储数组清零;

自动搜索过程相关控制变量的初始化包括:自动搜索过程开始标志位设置、自动搜索测频结果标志位设置、自动搜索频率切换标志位设置、自动搜索频率切换计时时间清零,自动搜索过程圈数统计清零;

扫频模块控制变量的初始化包括:扫频模块边沿跳变标志位清零、扫频模块扫频上升沿和下降沿采样数据个数统计清零、扫频模块扫频上升沿和下降沿采样完成标志位清零、扫频模块扫频上升沿和下降沿采样处理标志位清零。

3.根据权利要求1所述的一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的自动搜索方法,其特征在于,自动搜索扫频开始时,先在主界面设置的目标频率附近进行扫频参数设置;

扫频起始频率和扫频截止频率的设置过程如下:

2.1.1)低频谐振频率FL=主界面设置的目标频率;

2.1.2)根据低频谐振频率计算低频搜索宽度: 其为n阶多

项式,其中SSLRatio为低频搜索线宽系数,FL为低频谐振频率;

2.1.3)当前系统设置有效波形范围为9SS,扫频范围为36SS,采取以谐振频率为中心分别加18SS和减18SS处理;低频扫频起始频率FLstart=FL-18*SSL,低频扫频截止频率FLend=FL+18*SSL;

2.1.4)根据频率比获得高频频率FH=FL*FRatio,其中FRatio为SC晶片高频频率和低频频率的频率比;

2.1.5)根据步骤2.1.2)、2.1.3)的方法获得高频扫频起始频率和高频扫频截止频率;

根据高低频扫频起始频率和截止频率计算扫频范围:FRange=Fmax-Fmin,其中Fmax为高低频扫频起始频率和截止频率的最大值,Fmin为高低频扫频起始频率和截止频率的最小值;

2.1.6)以FRange为中心将扫频范围扩大n倍,设置相应的扫频起始频率和扫频截止频率,n为正整数,数值越大完成全频段扫频的时间越短,但是扫频测到谐振频率的成功率和精度会相应降低;

2.1.7)将本段扫频的低频频率值设置为下一段扫频的高频频率值,并可得到扫频起始频率和扫频截止频率;

根据扫频范围设置扫频步进,若扫频范围大于8MHz,则设置扫频步进为4kHz,若扫频范围为6~8MHz,则设置扫频步进为3kHz,若扫频范围为4~6MHz,则设置扫频步进为2kHz,若扫频范围为3~4MHz,则设置扫频步进为1.5kHz,若扫频范围小于3MHz,则设置扫频步进为

1kHz;

根据扫频起始频率设置峰值约束,扫频起始频率小于8MHz,设置峰值约束为低频峰值约束,扫频起始频率大于等于8MHz,设置峰值约束为高频峰值约束;

根据扫频中心频率求扫频幅度: 为n阶多项式,

其中SRRatio为扫频幅度系数,Fmiddle为扫频中心频率;

对本段扫频范围进行N等分细分获取细分后的频率,根据细分后的频率分别计算高频和低频对应的搜索宽度;

设置本段的高频频率平均值为本段扫频的截止频率,设置本段的低频频率平均值为本段扫频的起始频率;

根据上述获取的扫频参数设置扫频模块,开始扫频。

4.根据权利要求1所述的一种SC切型石英晶片在线研磨测频系统的自动搜索方法,其特征在于,频率切换流程进行如下操作:①判断当前扫频段数是否大于系统设置的最大扫频频段数,若大于,则直接退出频率切换流程,进入全频段数据处理流程;若不大于,则当前扫频段数加1;

②使用上次扫频参数计算时得到的下一段扫频的高频谐振频率,通过上述的自动搜索扫频参数和测频参数设置方法得到新的扫频参数和测频参数;

③根据新得到的扫频参数设置扫频模块进行扫频;同时设置扫频模块控制变量:扫频模块边沿跳变标志位清零,扫频模块扫频上升沿和下降沿采样数据个数统计清零,扫频模块扫频上升沿和下降沿采样完成标志位清零,扫频模块扫频上升沿和下降沿采样处理标志位清零。