[發(fā)明專利]信號發(fā)生電路、包括信號發(fā)生電路的頻率測量器件以及信號發(fā)生方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010501411.0
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN102033162A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 轟原正義
• 申請（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G01R23/10
• 分類號: G01R23/10;G01N5/02
• 代理公司: 北京金信立方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;張彬

2009年10月8日提交的日本專利申請No.2009-234514的全部公開通過引用特合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頻率的測量，尤其涉及能夠檢測頻率的微小變化的器件，以及能夠用于所述器件的信號發(fā)生電路和信號發(fā)生方法。

背景技術(shù)

作為頻率測量系統(tǒng)，已知的是直接計數(shù)系統(tǒng)和倒數(shù)系統(tǒng)(reciprocalsystem)。根據(jù)直接計數(shù)系統(tǒng)，對在預(yù)定選通時間(gate?time)內(nèi)通過的脈沖進(jìn)行計數(shù)(例如，參見申請?zhí)枮镴P-A-2001-119291的日本特開專利申請)。根據(jù)倒數(shù)系統(tǒng)，精確地測量脈沖周期，并且從其時間的倒數(shù)獲得頻率(例如，參見申請?zhí)枮镴P-A-5-172861的日本特開專利申請)。可以用相對小規(guī)模的電路來實(shí)現(xiàn)直接計數(shù)系統(tǒng)，但是可能需要長的選通時間來獲得較高的頻率分辨率(例如，獲得0.1Hz分辨率所需的選通時間為10秒)。倒數(shù)系統(tǒng)能夠克服這一缺點(diǎn)，但是與直接計數(shù)系統(tǒng)相比其用于精確地測量脈沖間隔的電路的規(guī)模變得較大。

當(dāng)要檢測質(zhì)量的微小變化時，例如，當(dāng)想要檢測粘附到傳感器上的有氣味物質(zhì)的存在或不存在時，可以使用利用由物質(zhì)的粘附引起的傳感器的頻率變化的方法。例如，通過使用利用石英晶體振蕩器作為傳感器的QCM(石英晶體微量天平)方法，能夠?qū)⒄袷幤鞯谋砻嫔系馁|(zhì)量的小變化轉(zhuǎn)換成頻率變化。通過使用振蕩器并在振蕩器的表面上設(shè)置其上粘附有氣味成分的材料，能夠形成各種氣味傳感器。氣味成分可以由單一物質(zhì)或多種物質(zhì)構(gòu)成。隨著樣氣被供給到氣味傳感器，其氣味成分粘附到傳感器上并改變振蕩器的表面處的質(zhì)量，因而振蕩器的頻率變化。可以準(zhǔn)備單個傳感器或多種傳感器以便觀測所述變化，因而能夠檢測指定氣味成分的存在。

為了檢測每個氣味傳感器的頻率變化，需要將用于檢測頻率變化的計數(shù)器和信號處理電路添加到每個傳感器輸出中。此外，盡管石英晶體振蕩器的頻率(例如，30MHz)由于粘附的物質(zhì)而變化，但是變化僅約為幾Hz到幾百Hz，并且變化可能小于1Hz。如上所述，直接計數(shù)系統(tǒng)具有低頻率分辨率，因而需要花費(fèi)足夠長的選通時間來提高其頻率分辨率。作為在測量時可能出現(xiàn)的誤差，可能出現(xiàn)正/負(fù)1計數(shù)誤差和由在觸發(fā)電平的抖動引起的誤差，另外，源于石英晶體振蕩器的振蕩穩(wěn)定性的誤差將疊加在前述誤差上。倒數(shù)系統(tǒng)計數(shù)器的使用可以彌補(bǔ)上述缺陷，但是，由于每個計數(shù)器的電路規(guī)模變大，不適用于具備多個傳感器的傳感器陣列。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一些方案的優(yōu)點(diǎn)，可以提供一種使用相對簡單的電路來提高頻率測量分辨率的頻率變化測量器件。尤其是，能夠提供一種可以用于抑制在頻率測量器件等中可能產(chǎn)生的圖像噪聲的產(chǎn)生的信號發(fā)生電路。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，一種信號發(fā)生電路，具備：產(chǎn)生第一信號的第一信號源，以及產(chǎn)生可變比分頻信號的可變比分頻器部分，在可變比分頻信號中，以第一分頻比對第一信號進(jìn)行分頻而獲得的第一分頻信號和以第二分頻比對第一信號進(jìn)行分頻而獲得的第二分頻信號以指定混頻比在時間上交替出現(xiàn)。

通過上述結(jié)構(gòu)，可以以預(yù)定混頻比產(chǎn)生包含第一分頻信號的頻率分量和第二分頻信號的頻率分量的可變比分頻信號。這里應(yīng)該注意的是，基于第一信號能夠通過數(shù)字電路容易地產(chǎn)生第一分頻信號和第二分頻信號。換句話說，能夠在不使用電路規(guī)模可能會變大的模擬電路的情況下產(chǎn)生上述可變比分頻信號。而且，具有上述結(jié)構(gòu)的信號發(fā)生電路適合于用在頻率測量器件中，并且能夠抑制在頻率測量器件中可能出現(xiàn)的圖像噪聲的產(chǎn)生。

而且，可變比分頻器部分可以優(yōu)選地被構(gòu)造為通過重復(fù)以下處理來產(chǎn)生可變比分頻信號：處理1)，使第一變量增加第一常量，第一常量表示第一分頻信號在可變比分頻信號中所占的比率，處理2-1)，當(dāng)?shù)谝蛔兞吭谠黾又笞兊么笥诨虻扔诘谝怀Ａ亢偷诙Ａ肯嗉拥慕Y(jié)果時，輸出第一分頻信號，從第一變量中減去第一常量和第二常量，并返回到處理1)，第二常量表示第二分頻信號在可變比分頻信號中所占的比率；以及處理2-2)，當(dāng)?shù)谝蛔兞吭谠黾又笞兊眯∮诘谝怀Ａ亢偷诙Ａ肯嗉拥慕Y(jié)果時，輸出第二分頻信號并返回到處理1)。

通過上述結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生第一分頻信號和第二分頻信號以分散的方式混頻的可變比分頻信號。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種頻率測量器件，具備：任一種信號發(fā)生電路；待測量信號源，其產(chǎn)生待測量信號；計數(shù)器部分，其輸出通過對在指定期間內(nèi)包含的基于可變比分頻信號確定出的待測量信號的變化的次數(shù)進(jìn)行計數(shù)所獲得的計數(shù)值；以及低通濾波器，其去除在計數(shù)值中包含的高頻分量。