【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

【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。

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（校对/赵月）