本发明涉及一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，特别涉及一种由于各种内外触发延迟中大延迟的精确测量方法，是数字示波器大触发延迟的一种双频激励测量方法，属于无线电计量测试。
背景技术：
1、振动测量与校准中的测振问题，由于信号波形来源于电信号源的正弦波，而最终产生的是振动台输出的正弦振动波形。中间经过功率放大器、机械振动台等机电环节，正弦振动波形相对于电信号源中的正弦波形，有了一个较大的时间延迟，若该时间延迟大于一个正弦波形周期时，通常认为属于大延迟，使用直接的相位测量方法予以解决时，由于相位混淆，将无法获得确切的触发延迟，从而产生了任意时间大触发延迟的校准问题。另外，由于大延迟涉及的延迟时间过大，而为了有效利用有限的存储深度，大多数采集测量仪器系统通常不会完整记录延迟期间的信号波形，导致直接在测量序列自身，很难进行大触发延迟的测量与评估。针对该问题，发明专利“一种激光测振校准用大触发延迟的一种累积校准方法(专利号：zl201610726154.8)”和“一种激光测振校准用大触发延迟的量子化测量方法(专利号：zl201610724475.4)”，分别使用累积触发方式以及互质变频方式，进行了大触发延迟的测量实现，获得了预期结果。其中仍然存在的问题是，所用方法的工作量较大，前者需要进行多次的触发延迟步进操作，实验量较大；后者需要选取不同要求的互质频率的正弦激励进行延迟解算和逻辑判断，计算量较大。
技术实现思路
1、为了克服上述现有的触发延迟测量方法工作量较大的缺点，本发明的目的是提供一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，使用同一幅度的高频正弦和低频正弦两种不同频率的正弦波分别进行大延迟触发的直接精确测量，减小测量工作量。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、本发明公开的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，使用高频fh和低频fl两个不同频率但幅度相同的正弦波形作为触发激励和测量信号。
4、其中，对于频率为fh的高频正弦信号，其波形周期th＝1/fh远小于待测量的触发延迟τ，由此，被分为整数部分m·th和小数部分τ0<th；则
5、τ＝m·th+τ0 (1a)
6、对于频率为fl的低频正弦信号，要求其波形周期tl＝1/fl大于待测量的触发延迟τ，即，tl>τ。此时，m＝0，τ中并无整数部分m·tl存在；则有
7、τ＝τ0 (1b)
8、低频触发测量大触发延迟的方法为：
9、a)设定被测数字示波器的触发条件，根据被测数字示波器触发信号的幅度范围和触发信号频率范围，选取信号源的信号幅度，信号频率为低频fl，周期为tl＝1/fl；通过三通将正弦波信号同时加载到数字示波器的测量通道和触发输入端，设定触发延迟为0，触发测量并记录采样波形序列，获得采样时间点t0,0,t0,1,...,t0,n-1上的等间隔采样序列为x0,0,x0,1,...,x0,n-1。
10、用四参数正弦波拟合法进行最小二乘波形拟合，其拟合曲线的函数表达式为：
11、
12、拟合残差均方根值为：
13、
14、其中，al0为拟合正弦波形幅度；为拟合正弦波频率；为拟合正弦波形初始相位，dl0为拟合正弦波形直流分量；ρl0为拟合残差均方根值。
15、b)其它条件不变，设定触发延迟为待测量的延迟τ，触发测量并记录采样波形序列，获得采样时间点tτ,0,tτ,1,...,tτ,n-1上的等间隔采样序列为xτ,1,xτ,2,...,xτ,n-1。
16、用四参数正弦波拟合法进行最小二乘波形拟合，其拟合曲线的函数表达式为：
17、
18、拟合残差均方根值为：
19、
20、其中，alτ为拟合正弦波形幅度；为拟合正弦波频率；为拟合正弦波形初始相位，dlτ为拟合正弦波形直流分量；ρlτ为拟合残差均方根值。
21、c)待测量的大触发延迟τ对应的相位差φl表示为：
22、
23、待测量的大触发延迟τ对应的估计值
24、
25、其中，φl为触发延迟τ在频率fl时所对应的完整的相位差。
26、高频触发测量大触发延迟的方法为：
27、a)与低频触发测量相比，保持被测量数字示波器的触发电平和触发沿不变，信号源的信号幅度不变，选取信号频率为高频fh，周期为th＝1/fh；设定触发延迟为0，触发测量并记录采样波形序列，获得采样时间点tc,0,tc,1,...,tc,n-1上的等间隔采样序列为xc,0,xc,1,...,xc,n-1。
28、用四参数正弦波拟合法进行最小二乘波形拟合，其拟合曲线的函数表达式为：
29、
30、拟合残差均方根值为：
31、
32、其中，ah0为拟合正弦波形幅度；为拟合正弦波频率；为拟合正弦波形初始相位，dh0为拟合正弦波形直流分量；ρh0为拟合残差均方根值。
33、b)其它条件不变，设定触发延迟为待测量的延迟τ，触发测量并记录采样波形序列，获得采样时间点td,0,td,1,...,td,n-1上的等间隔采样序列为xd,1,xd,2,...,xd,n-1。
34、用四参数正弦波拟合法进行最小二乘波形拟合，其最拟合曲线的函数表达式为：
35、
36、拟合残差均方根值为：
37、
38、其中，ahτ为拟合正弦波形幅度；为拟合正弦波频率；为拟合正弦波形初始相位，dhτ为拟合正弦波形直流分量；ρhτ为拟合残差均方根值。
39、c)则，待测量的触发延迟τ对应的相位差φh表示为：
40、
41、m为待定整数，则有小数部分延迟τ0：
42、
43、按照式(7)获得的大触发延迟τ的估计值可得m值：
44、
45、其中，m为待定整数，由式(14)计算获得，表示大触发延迟τ为m个信号周期th叠加一个小数部分延迟τ0；int(*)表示对括号内的数做取整数运算。
46、按式(15)最终计算获得的大触发延迟τ为：
47、
48、进一步，使用周期tl大于被测大触发延迟τ的低频fl下正弦相位差测量原理进行直接测量，获得大触发延迟τ的粗略估计值粗略估计值用于确定高频激励下的整数信号周期部分整数m。
49、进一步，小数个信号周期部分的延迟τ0使用高频fh下正弦相位差测量原理进行直接测量获得。
50、进一步，关于整数信号周期部分整数m的确定，使用低频fl条件下获得的大触发延迟τ的估计值与高频正弦频率fh乘积后取整获得。
51、有益效果：
52、1、本发明公开的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，分别在相同的触发电平和触发沿约定中，同一正弦激励信号，在无触发延迟和大触发延迟两种测量条件下，获得的相位差中提取出大触发延迟的时间差信息；利用其低频正弦波相位差能够获得大触发延迟，但准确度较低，不易满足校准要求，但能够用于计算和判定高频激励时大触发延迟所包含的整数波形周期个数；而高频正弦波相位差由于周期混淆，获得的相位差只能对应于大触发延迟中，刨除整数个波形周期外的不足一个波形周期的小数部分量值；只将低频正弦激励获得的相位差对应的大触发延迟用于判定其所包含多少高频正弦周期个数，再与高频正弦激励获得的相位差对应的触发延迟部分相加，获得完整、精确的大触发延迟测量结果。本发明能够极大提高大触发延迟的测量准确度，并极大降低测量工作量。
53、2、与发明专利“一种激光测振校准用大触发延迟的一种累积校准方法(专利号：zl201610726154.8)”和“一种激光测振校准用大触发延迟的量子化测量方法(专利号：zl201610724475.4)”相比，本发明公开的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，仅仅需要四个正弦采集序列就可以获得大触发延迟的精确测量结果，具有工作量小、计算量低的显著优点。由此最终获得大触发延迟的校准结果，并将其溯源到正弦信号频率量值上。
54、3、与以往使用固定延迟器或延迟电路相比，本发明公开的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，省去固定延迟器或延迟电路部分硬件装置，转而直接使用正弦信号频率量值确定并测量数字示波器的触发延迟，具有更高的测量准确度，并且，本发明能够针对任意量值的触发延迟进行计量校准，不存在硬件延迟量程范围不足、分辨力不足、校准点不足等问题，同时，也省去了延迟电路和延迟器自身的计量校准与溯源环节。在触发延迟的计量校准方面，以及触发延迟精确测量方面具有较大优势。
55、4、本发明公开的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，不仅仅适用于大触发延迟的精确测量和计量校准，对于小触发延迟的精确测量和计量校准，本发明方法依然适用。
56、5、本发明公开的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，仅仅使用正弦信号频率和相位测量即能够达到触发延迟精确测量的目的，无须额外的延迟时间标准装置。其测量范围能够从纳秒量级至上百秒量级，测量准确度优于0.01％。
1.一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，其特征在于：使用周期tl大于被测大触发延迟τ的低频fl下正弦相位差测量原理进行直接测量，获得大触发延迟τ的粗略估计值粗略估计值用于确定高频激励下的整数信号周期部分整数m。
3.如权利要求2所述的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，其特征在于：小数个信号周期部分的延迟τ0使用高频fh下正弦相位差测量原理进行直接测量获得。
4.如权利要求3所述的一种激光测振校准用大触发延迟的双频激励测量方法，其特征在于：关于整数信号周期部分整数m的确定，使用低频fl条件下获得的大触发延迟τ的估计值与高频正弦频率fh乘积后取整获得。
