專利名稱：一種隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隨機響應(yīng)系統(tǒng)的信號測量與分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，對于隨機響應(yīng)系統(tǒng)衡量響應(yīng)的大小、好壞，一般常用功率譜密度。但是由于一般頻帶較寬，在有些頻段內(nèi)可能超出標準，但是在整體上其能量水平還是滿足要求的；有時表面看可能是滿足要求的，但是通過量化計算已經(jīng)超出指標要求了；因此，很難一下子直接判斷出響應(yīng)的特性是否滿足要求，常需要進行離線的分析、計算，再來判斷結(jié)果。在進行隨機響應(yīng)的測量時對其功率譜密度指標需要離線處理，與指標曲線進行對比，很不利于現(xiàn)場實時判斷，進行現(xiàn)場分析。許多精密機械設(shè)備與生產(chǎn)線工作的環(huán)境，如半導體生產(chǎn)業(yè)，幾乎全部是高精密的設(shè)備，需要經(jīng)常監(jiān)測與判斷環(huán)境的隨機響應(yīng)特性，是否超過生產(chǎn)設(shè)備或流水線的所要求的指標曲線，所以對響應(yīng)的測試分析效率是一個十分重要的指標。
另外，由以上情況而造成停車會嚴重地影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，在許多自動化生產(chǎn)線中，是不希望系統(tǒng)出現(xiàn)問題的，所以檢修的時間以及故障診斷的時間一般越短越好，尤其在半導體芯片的生產(chǎn)中，效益往往取決于產(chǎn)能的大小，需要對設(shè)備維護檢修的時間越短越好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，主要解決現(xiàn)有的方法常需要進行離線的分析、計算，再來判斷結(jié)果，以致于造成停車會嚴重地影響生產(chǎn)率和產(chǎn)能的技術(shù)問題，可以很大地提高操作的準確性和簡便性。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于該方法是在Matlab環(huán)境下基于Spectrum Dynamics公司的SigLab測試系統(tǒng)，進行了二次開發(fā)，獲得一種簡潔的在線測試及數(shù)據(jù)評判方法，其方法或流程包括①首先啟動測試系統(tǒng)后，二次開發(fā)的測試方法及軟件，作為一個附加功能，嵌于主界面上，選擇該功能，便進入該測試方法，系統(tǒng)提供一個數(shù)據(jù)錄入界面，以錄入測試設(shè)備的信息和該產(chǎn)品和操作中的指標曲線信息；②根據(jù)上述錄入的信息，在圖形顯示區(qū)形成一指標曲線，并顯示錄入的信息；③將各測試點的信息錄入并在圖形顯示區(qū)形成測量曲線；④將指標曲線和測量曲線上的相應(yīng)數(shù)值進行分析比較，并在運行結(jié)果顯示區(qū)顯示。
所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于該圖形顯示區(qū)可由用戶決定坐標類型。
所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于該坐標類型是對數(shù)坐標或線性坐標。
所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于不同測試點或測試方向獲得的測試曲線用不同顏色區(qū)分。
所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于在上述流程中，用戶隨時中止，并保存相關(guān)圖形界面數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)。
藉由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明可實現(xiàn)在線的隨機響應(yīng)信號測量與分析，第一時間獲得測試結(jié)果和分析結(jié)果，不但提高了數(shù)據(jù)測量和分析的準確率，而且方便了操作，不至于因停車而影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。
2、本發(fā)明方法可以根據(jù)用戶的需要進行多種隨機響應(yīng)信號的測試與分析，拓展了應(yīng)用的領(lǐng)域。
3、本發(fā)明方法可根據(jù)需要實時進行數(shù)據(jù)和圖形的保存。


圖1是利用本發(fā)明方法進行測試與分析的一種基本試驗系統(tǒng)配置。
圖2是本發(fā)明方法中測試和分析軟件的主界面(已輸入數(shù)據(jù))。
圖3是本發(fā)明方法中測試和分析軟件的主界面(未輸入數(shù)據(jù))。
圖4是主界面的SelectAxis(選擇測試方向)菜單。
圖5是主界面的ContSetup(內(nèi)容設(shè)定)菜單。
圖6是主界面的AFVM(測試方法的程序名稱)菜單。
圖7是ContSetup菜單下的FileInfoSetup對話框。。
圖8是ContSetup菜單下的CriteriaSetup對話框。
圖9是本發(fā)明方法中系統(tǒng)進行測試和分析的主界面(數(shù)據(jù)分析中)。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，它使用如圖1所示的系統(tǒng)配置。該方法是在Matlab環(huán)境下基于Spectrum Dynamics公司的SigLab測試系統(tǒng)，進行了二次開發(fā)，獲得一種簡潔的在線測試及數(shù)據(jù)評判方法，其流程包括①首先提供一個數(shù)據(jù)錄入界面，以錄入測試設(shè)備的信息和該產(chǎn)品和操作中的指標曲線信息；②根據(jù)上述錄入的信息，在圖形顯示區(qū)形成一指標曲線，并顯示錄入的信息；③將各測試點的信息錄入并在圖形顯示區(qū)形成測量曲線；④將指標曲線和測量曲線上的相應(yīng)數(shù)值進行分析比較，并在運行結(jié)果顯示區(qū)顯示。
以下是一個具體的實施例，主要針對系統(tǒng)或設(shè)備的隨機振動響應(yīng)測試和分析，敘述如下一、數(shù)據(jù)錄入方法首先提供一個數(shù)據(jù)錄入界面，錄入內(nèi)容包括Owner測試系統(tǒng)所有者；Date現(xiàn)場測試時間(最好直接調(diào)用計算機系統(tǒng)時間)；
Location測試地點；AccNr加速度傳感器編號(包括加速度傳感器屬性如量程、靈敏度、工作溫度范圍)；Range設(shè)備產(chǎn)品編號(包括該產(chǎn)品的加速度PSD指標曲線，在主界面圖形區(qū)顯示)；Range加速度PSD顯示頻率上限；注加速度傳感器編號、設(shè)備產(chǎn)品編號和加速度PSD顯示頻率上限要求可選。這些具體名字內(nèi)容或項目數(shù)量不限于上述所列二、作圖方法1、可以由用戶決定坐標類型，如對數(shù)坐標、線性坐標等；在圖2中表明坐標屬性如示意圖，橫坐標表示Frequency[Hz]，縱坐標表示加速度PSDPower Spectral Density[(m/s2)2/Hz]。
2、生成圖2所示圖形網(wǎng)格。
3、根據(jù)不同機型(Range光刻機產(chǎn)品編號)動態(tài)修改PSD指標曲線。
4、根據(jù)操作區(qū)X、Y和Z三個方向中的一個或者多個選擇在圖形區(qū)動態(tài)顯示相應(yīng)選擇的加速度PSD測量曲線，并用顏色區(qū)分開。
三、測試數(shù)據(jù)顯示與分析方法1、操作區(qū)數(shù)據(jù)顯示顯示選擇的測點編號；顯示選擇的測量方向(X、Y和Z三個方向中的一個或者多個)。
2、錄入數(shù)據(jù)顯示區(qū)顯示，如圖2所示。
3、運行結(jié)果顯示區(qū)，對結(jié)果立即處理，進行指示，如
Overload[X Y Z]如果實測加速度最大PSD超過對應(yīng)頻率處加速度PSD指標，則顯示1，否則顯示0；In Scale[X Y Z]顯示實測過程中最大加速度與加速度傳感器量程比值；Values of Spec[FX FY OX OY]FX和FY指的是在頻率大于40Hz和PSD顯示頻率上限之間實測X和Y方向加速度PSD所圍面積與對應(yīng)頻率范圍PSD指標曲線所圍面積之比；OX和OY指的是在頻率小于20Hz實測X和Y方向加速度PSD所圍面積與對應(yīng)頻率范圍PSD指標曲線所圍面積之比。
四、操作需求與測試方法1、在完成數(shù)據(jù)錄入后生成圖1所示主界面；2、在操作區(qū)可以選擇測點位置編號，目前要求能夠諸如“FloorPSD_001”到“FloorPSD_020”之間選擇；3、在操作區(qū)可以對X、Y和Z三個方向中的一個或者多個選擇，并在圖形區(qū)動態(tài)顯示相應(yīng)選擇的加速度PSD測量曲線；4、在完成上述操作后，允許用戶隨時中止，并保存相關(guān)圖形界面數(shù)據(jù)和PSD測量數(shù)據(jù)。
本發(fā)明方法的軟件形成和功能介紹如下1、首先在Matlab的File菜單下的Setpath中添加mydat.mat(該文件主要關(guān)于具體試驗條件與各種記錄，手工錄入時的數(shù)據(jù)信息)文件所在的文件路徑，然后在Matlab的current directory下輸入所要保存數(shù)據(jù)的路徑，然后在command window窗口下輸入Spectrum Dynamics公司的SigLAB的vna命令出現(xiàn)vna和vna(plot)操作顯示對話框，首先在vna對話框中對Siglab的采樣通道(設(shè)為3個通道)、采樣頻率、采樣點數(shù)進行設(shè)置，同時在vna(plot)界面中的menubar中會出現(xiàn)本二次開發(fā)軟件的項目，這里具體取名為“AVFM”的菜單項。接下來點擊該菜單會出現(xiàn)Average Floor Vibration Measurament的測試界面，如圖3所示。
在該界面中的對數(shù)坐標系中可以對Siglab所采集的振動的功率譜密度曲線(Power Spectrum Density，PSD)進行動態(tài)顯示，界面右方的黑框中分為操作區(qū)、數(shù)據(jù)錄入?yún)^(qū)和顯示區(qū)。
2、在該測試界面的菜單欄中共有四個菜單項File、ContSetup、AVFM和SelectAxis。打開File下拉菜單，只有Open一項有效，點擊它可以打開過去所保存的測試數(shù)據(jù)文件(.vna格式)并在下面的坐標系中進行曲線顯示，在右邊的數(shù)據(jù)錄入?yún)^(qū)中對測量的其他信息進行顯示。在SelectAxis下拉菜單中可以對坐標系的種類進行選擇，如圖4所示。
在ContSetup菜單中的兩項CriteraSetup和FileInfoSetup如圖5所示。
點擊CriteraSetup可以PSD指標曲線進行設(shè)置，點擊FileInfoSetup可以對所要輸入的數(shù)據(jù)進行錄入操作并會在界面右面的數(shù)據(jù)顯示區(qū)進行顯示。
在AFVM菜單中的兩項Start和Stop如圖6所示。
點擊Start，可以對Siglab所采集的功率譜密度曲線進行實時顯示，點擊Stop可以隨時停止。點擊Stop后在File菜單中的save as vna和saveas figure兩項變得有效。點擊save as vna可以對當前的曲線的數(shù)據(jù)和在FileInfoSetup中所錄入的數(shù)據(jù)進行以vna格式保存。如果點擊save asfigure可以對當前的界面以jpg文件格式進行保存。
3、根據(jù)軟件的要求，操作流程如下首先選擇可信息建立，如本軟件中ContSetup菜單下的FileInfoSetup對話框，如圖7所示。
在彈出的Inforsetup對話框下輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，對應(yīng)如下Owner測試系統(tǒng)所有者Location測試地點AccNr加速度傳感器編號Range被測系統(tǒng)或產(chǎn)品標號RangeHzPSD顯示頻率上限Sensor Scale加速度傳感器量程Sensor LMDU加速度傳感器靈敏度Sensor Temp加速度傳感器工作溫度范圍相應(yīng)選項設(shè)置完畢后，點擊sure按鈕，將相應(yīng)選項在主界面顯示(包括PSD指標曲線)。如果要修改PSD指標曲線，可以點擊主菜單ContSetup中的CriteriaSetup對話框，如圖8所示。
4、根據(jù)軟件的要求，可對功率譜密度指標曲線(Power SpectrumDensity/PSD)針對不同的要求進行實時修改，例如在本軟件PSD對話框中進行設(shè)置，對應(yīng)如下THE FIRST POINT AXIS SETUP:PSD指標曲線中第一個點的坐標；THE SECOND POINTAXIS SETUP:PSD指標曲線中第二個點的坐標；其中X和Y中應(yīng)該添入相應(yīng)坐標的對數(shù)值比如第一個點的坐標為(50HZ，1e-7)，在X中應(yīng)該添入1.69(1.69＝log(50))，在Y中應(yīng)該添入1e-7。設(shè)置完畢后點擊sure按鈕，這樣就可在主顯示界面中的對數(shù)坐標中顯示修改后的PSD指標曲線了。
5、接下來在主界面的操作區(qū)中可以選擇好相應(yīng)的測點位置(FloorPSD_XXX)，然后點擊主界面菜單AFVM中的Start子菜單，進行PSD曲線的動態(tài)顯示。在顯示過程中，主界面的顯示區(qū)的Overload[X Y Z]，Inscale[X Y Z]和Values of Spec:[FX FY OX OY]進行動態(tài)刷新，顯示實時數(shù)據(jù)。在動態(tài)顯示的過程中可以點擊操作區(qū)中的X，Y，Z的圓形按鈕以顯示相應(yīng)選擇的PSD曲線。
6、根據(jù)測量的操作要求，點擊主菜單中AFVM中的Stop可以隨時停止動態(tài)顯示，這時可以對測量的PSD數(shù)據(jù)進行保存，點擊主菜單中File菜單下的Save as vna可以顯示你所要保存的路徑，在文件名欄中添入你所要保存的文件名(NOTE必須加.vna擴展名)，點擊保存就可以把PSD測量數(shù)據(jù)以vna文件格式進行保存。如果你點擊Save asfigure，可以保存當前的圖形界面，同樣在文件名項中添入你所要保存的文件名(NOTE必須加.jpg擴展名)。點擊保存即可。
7、根據(jù)顯示數(shù)據(jù)的要求，如果點擊主菜單中的SelectAxis下的Linear和Log選項可以改變顯示坐標的類型，即可以進行對數(shù)坐標和線性坐標或其他坐標進行切換。
8、測量后的數(shù)據(jù)，各種分析、判斷結(jié)論可以同時顯示在一個圖形界面里，如圖9所示，測量后即可直接判斷是合格，還是超標。
綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于該方法是在Matlab環(huán)境下基于Spectrum Dynamics公司的SigLab測試系統(tǒng)進行二次開發(fā)的測試方法，在線進行隨機數(shù)據(jù)的評判，并生成結(jié)果報告，其流程包括①首先提供一個數(shù)據(jù)錄入界面，以錄入測試設(shè)備的信息和該產(chǎn)品和操作中的指標曲線信息；②根據(jù)上述錄入的信息，在圖形顯示區(qū)形成一指標曲線，并顯示錄入的信息；③將各測試點的信息錄入并在圖形顯示區(qū)形成測量曲線；④將指標曲線和測量曲線上的相應(yīng)數(shù)值進行分析比較，并在運行結(jié)果顯示區(qū)顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于該圖形顯示區(qū)可由用戶決定坐標類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于該坐標類型是對數(shù)坐標或線性坐標。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于不同測試點或測試方向獲得的測試曲線用不同顏色區(qū)分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法，其特征在于在上述流程中，用戶隨時中止，并保存相關(guān)圖形界面數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及隨機響應(yīng)系統(tǒng)的信號測量與分析技術(shù)，特別是一種隨機響應(yīng)信號測量與分析的方法。它在Matlab環(huán)境下基于Spectrum Dynamics公司的SigLab測試系統(tǒng)，進行二次開發(fā)的測試方法和系統(tǒng)，可以在線評判、生成結(jié)果報告，其流程包括①首先提供一個數(shù)據(jù)錄入界面，以錄入測試設(shè)備的信息和該產(chǎn)品和操作中的指標曲線信息；②根據(jù)上述錄入的信息，在圖形顯示區(qū)形成一指標曲線，并顯示錄入的信息；③將各測試點的信息錄入并在圖形顯示區(qū)形成測量曲線；④將指標曲線和測量曲線上的相應(yīng)數(shù)值進行分析比較，并在運行結(jié)果顯示區(qū)顯示。該方法主要解決現(xiàn)有的方法常需要進行離線的分析、計算，再來判斷結(jié)果，以致于造成停車會嚴重地影響生產(chǎn)率和產(chǎn)能的技術(shù)問題，可以很大地提高操作的準確性和簡便性。
文檔編號H01L21/66GK1740800SQ20051002968
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月15日
發(fā)明者蔡良斌, 嚴天宏, 張國韋, 袁志揚 申請人:上海微電子裝備有限公司