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【专利解密】有效缩短系统测试时间!瑞声科技推出马达系统失真测量方案

来源:爱集微

#专利解密#

2022-11-30

【爱集微点评】瑞声科技公开的马达系统失真测量方案,通过生成对数扫频信号及和其对应的逆信号,基于核函数计算马达系统总谐波失真参数,能够在测试精度和现有方法近似相同的前提下,缩短马达系统的失真测试时间,以便于进行快速产线测试。

集微网消息,科技日益发展的今天,仅视听觉信息已无法满足人们的需求,触觉反馈作为一种新的感受信息逐渐进入大众视野。以马达为载体的触觉致动器,通过设计其特定波形,可以获得定制化的触觉体验,极大程度地丰富了用户感知。

为了获得丰富且纯净的体验效果,一般希望马达能够工作在失真相对较小的频率区间。马达的失真测试可为设计师进行效果设计提供客观数值参考,变得越来越重要。通常采用总谐波失真(THD)和m阶谐波失真(HDm)来描述马达的失真,前者表示所有高阶谐波能量总和占总能量的比值,后者表示第m阶谐波能量占总能量的比值,采用百分比进行描述。

传统的马达失真测量方法与声学中测量失真的方法类似,即对系统进行单一频率信号的激励,系统的非线性会产生高次谐波(即该频率信号的倍频分量)。通过高阶和基频的能量比,来表示这个频率对应的THD和HDm,再遍历不同频点,直到把所有感兴趣频率点的失真测试完成。

为了使单频信号输出在频域产生足够积累,要求激励信号在每个感兴趣的频点保持足够的时长,通常在百毫秒数量级。若每个频点持续500ms,测试100个频点需要50s左右,如此对于测试一颗马达单体而言耗费时间过长。

为缩短马达系统的失真测试时间,瑞声科技在2020年6月28日申请了一项名为“马达系统失真的测量方法及设备、计算机可读存储介质”的发明专利(申请号:202010597832.1),申请人为瑞声科技(新加坡)有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料,让我们一起来看看这项技术方案吧。

如上图,为该专利中公开的马达应失真测量方法的流程示意图,首先,需要生成对数扫频信号及和对数扫频信号对应的逆信号,并根据对数扫频信号计算得到马达的加速度信号。在该步骤中,要将对数扫频信号反馈给马达系统,例如使用数据库软件(VF)进行非线性描述,在实际应用场景中以对数扫频信号为输入,激励马达系统输出对应的振动加速度信号。

接着,根据加速度信号及对数扫频信号的逆信号求解马达系统的核函数。该过程中,要将加速度信号和对数扫频信号的逆信号进行卷积运算,以得到一维脉冲序列。

例如上图所示,为卷积所得的脉冲响应序列的示意图,通过将加速度信号有y(n)和对数扫频信号的逆信号x(n)进行卷积运算,以得到一维脉冲序列k(n),k(n)

由一系列延时的脉冲响应序列组成。然后,使用窗函数截取一维脉冲序列k(n)中各部分的脉冲相应序列k1(n)~kp(n),即可根据脉冲响应序列求解马达系统的核函数。

最后,根据核函数计算马达系统的失真,该步骤的具体流程如下图所示。

首先,要获取对数扫频信号为单频信号时马达系统的输出信号,当对数扫频信号x(t)为单频信号时,即x(t)=XCOS(2πft),其中,X为信号幅度。然后,根据输出信号分别得到马达的总谐波失真以及高次谐波失真。

最后,如上图,为该专利中公开的马达系统失真测量的硬件系统示意图,该硬件系统包括马达、工装、海绵体、电脑、采集卡、放大器以及加速度计。其中,具体实现原理为:马达(LRA)和工装粘性贴合,且工装放置在海绵体上以避免环境对测量结果的影响;加速度计用于ACC测量工装在马达LRA振动方向上的加速度;电脑PC上生成的数字信号送入到采集卡进行数模转换成模拟信号,并通过放大器AMP2进行放大以激励马达LRA,马达LRA的振动会带动工装反向振动,并通过加速度计ACC采集并放大,采集卡NI-DAQ同步采集测量振动方向上的加速度y(n)激励马达的电压信号x(n)。

以上就是瑞声科技公开的马达系统失真测量方案,该方案通过生成对数扫频信号及和其对应的逆信号,基于核函数计算马达系统总谐波失真参数,能够在测试精度和现有方法近似相同的前提下,缩短马达系统的失真测试时间,以便于进行快速产线测试。

关于爱集微知识产权

“爱集微知识产权”由曾在华为、富士康、中芯国际等世界500强企业工作多年的知识产权专家、律师、专利代理人、商标代理人以及资深专利审查员组成,熟悉中欧美知识产权法律理论和实务。依托爱集微在ICT领域的长期积累,围绕半导体及其智能应用领域,在高价值专利培育、投融资知识产权尽职调查、上市知识产权辅导、竞争对手情报策略、专利风险预警和防控、专利价值评估和资产盘点、贯标和专利大赛辅导等业务上具有突出实力。在全球知识产权申请、挖掘布局、专利分析、诉讼、许可谈判、交易、运营、一站式托管服务、专利标准化、专利池建设等方面拥有丰富的经验。我们的愿景是成为“ICT领域卓越的知识产权战略合作伙伴”。

(校对/赵月)

责编: 李梅

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