[发明专利]一种基于广义趋势项误差控制的振动速度频域重构方法

说明书

本发明公开了一种基于广义趋势项误差控制的振动速度频域重构方法，建立连续形式的广义化趋势项误差控制方程，求解得出重构速度与测量加速度的积分传递函数，将理想频域积分传递函数代入积分传递函数，得到重构加速度与测量加速度的误差控制传递函数；将积分传递函数与误差控制传递函数用重构精度τ与有效带宽下限频率表示，根据不同测量环境及测量需求选取合适的重构精度与有效带宽下限频率；将实测振动加速度进行加窗及FFT运算，得到实测振动加速度幅值谱，然后将实测振动加速度幅值谱进行调参，将实测振动加速度幅值谱与已经完成调参的积分传递函数相乘，得到重构速度；通过移动窗函数，完成振动速度频域重构。

技术领域

本发明涉及环境微振动信号处理技术领域，主要涉及一种基于广义趋势项误差控制的振动速度频域重构方法。

背景说明

随着半导体及集成电路行业的迅猛发展，愈来愈多的半导体生产检测设备和光刻设备投入使用，电子工业厂房的防微振指标越来越严格。目前关于电子工业厂房防微振标准，国内方面提出有GB51076-2015《电子工业防微振工程技术规范》国家标准；国外方面通用的是由IEST-RP-CC012.2制订的VC振动标准。

包括这两种振动标准以及其它的防微振指标在内，大多都是使用振动速度的幅频响应对环境微振动等级进行评估分析；与此同时，直接测量振动速度这一物理量的振动传感器，由于安装方式及参数限制等因素，无法应用于微振动测量，需要使用加速度传感器进行测试，而后通过模拟电路或是数字信号处理的方法，得到振动速度信号。

由积分电路获取积分后的信号，虽然在重构速度上有很大优势，但设计难度高，调试复杂，且在低频部分信噪比不尽理想，因此目前以数字信号处理为主。数字积分方法主要分两个方向，即时域积分和频域积分。通常所获取的加速度数字信号会由于温度、低频性能及外部环境等因素干扰，导致信号基线偏离等现象的出现，也就是信号的趋势项。趋势项会对信号的积分过程带来较大影响，使积分后的信号基线偏移，影响积分精度。

时域积分主要采用滤波器或拟合的方式解决趋势项问题，但其对于低频部分信号的处理结果并不理想，无法很好地应用于微振动测量领域；频域积分方法通过低频截止和低频衰减的方法对低频趋势项进行处理，但低频截止的下限截止频率选取过于主观，低频衰减方法只能通过牺牲目标频率的积分精度来调整衰减曲线，会降低有效带宽内的信号幅值。

由于已有的积分方法无法很好地应用于环境微振动测量领域，因此本领域需要一种可以有效抑制趋势项、极大保留有效带宽内信号能量并且可解决下限截止 (衰减)频率选取较为主观问题的振动速度频域重构方法。

发明内容：

本发明的目的在于提出一种基于广义趋势项误差控制的振动速度频域重构方法，解决现有积分算法中存在的技术问题，可以在有效抑制低频趋势项误差的同时极大保留有效带宽内信号能量；并且该方法可根据低频部分信号幅值状况进行自动调参，克服了参数选择的客观性，应用性强。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于广义趋势项误差控制的振动速度频域重构方法，包括以下步骤：

S1：基于L2正则化建立连续形式的广义化趋势项误差控制方程；

S2：将步骤S1得到的广义趋势项误差控制方程，通过变分法、分部积分分解及傅里叶变换，求解得出重构速度v_re与测量加速度的积分传递函数将理想频域积分传递函数代入积分传递函数得到重构加速度v_re与测量加速度的误差控制传递函数

S3：将积分传递函数与误差控制传递函数用重构精度τ与有效带宽下限频率 f_low表示；根据不同测量环境及测量需求选取合适的重构精度τ与有效带宽下限频率f_low；