[發(fā)明專利]基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號參數(shù)測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310413488.6
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103529293A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周渭;李智奇;白麗娜;陳發(fā)喜;宣宗強(qiáng);于建國;宋慧敏;韋中
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01R23/10
• 分類號: G01R23/10
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于邊沿效應(yīng)的精密測量方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是建立在精密實(shí)驗(yàn)測量基礎(chǔ)之上的，在所有的物理量中，時(shí)間和頻率量具有最高的精度和穩(wěn)定度，因此對其標(biāo)準(zhǔn)的建立和準(zhǔn)確測量具有十分顯著的意義和影響。時(shí)間頻率技術(shù)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、空間技術(shù)、通訊、工業(yè)生產(chǎn)、交通、科學(xué)研究及天文學(xué)與計(jì)量學(xué)中。我們所熟知的工業(yè)控制、信息傳輸和處理、現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)和計(jì)算機(jī)都離不開時(shí)頻技術(shù)和時(shí)頻測量。

隨著現(xiàn)代社會信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對信息傳輸和處理的要求越來越高，需要更高準(zhǔn)確度的時(shí)頻基準(zhǔn)和更精密的測量技術(shù)。各種頻率源的使用量不斷增大，對各種基標(biāo)準(zhǔn)的建立、改進(jìn)及測量方法和測量技術(shù)提出了越來越高的要求。尤其是近幾年空間技術(shù)的發(fā)展，對時(shí)頻信號的處理提出了更高的要求。在測試計(jì)量技術(shù)中，為了提高測量的準(zhǔn)確度，一個(gè)明顯的發(fā)展趨勢是盡可能地將其他物理量轉(zhuǎn)換為頻率或者時(shí)間進(jìn)行測量。然而，任何測量裝置都存在著有限的測量的分辨率問題，這主要是由于采用器件的有限的響應(yīng)時(shí)間、數(shù)字化處理時(shí)的量化誤差、周期性信號的有限的時(shí)間處理的辨識值等。分辨率問題直接導(dǎo)致了測量誤差，也成為了影響測量精度的決定性因素。尤其是兩個(gè)比對信號之間的對應(yīng)特征分布離散的情況下。

通過對相位重合檢測模糊區(qū)進(jìn)行分析研究，當(dāng)有限的測量分辨率在兩個(gè)比對對象間的變化呈單調(diào)變化的情況下會形成一個(gè)集中的模糊區(qū)。在該模糊區(qū)的邊沿，由于測量的分辨率本身具有更高的穩(wěn)定度，其會出現(xiàn)對被測對象和標(biāo)準(zhǔn)信號間的差值在與模糊區(qū)的邊沿相關(guān)的位置，根據(jù)捕獲與否得到檢出結(jié)果。此時(shí)檢測的分辨率僅僅取決于測量分辨率的穩(wěn)定度，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于測量分辨率本身。使得測量的精密度或者分辨率顯著提高2到3個(gè)數(shù)量級。信號在相互變化的過程中總是從模糊區(qū)之外進(jìn)入其中。雖然在模糊區(qū)的中心能夠獲得更高的測量分辨率，但是技術(shù)上實(shí)現(xiàn)很困難。甚至可以說，沒有誤差的測量是沒有可能的。在模糊區(qū)的邊沿雖然檢測的分辨率并不高，但是會由于檢測分辨率在邊沿處的穩(wěn)定性和變化的微細(xì)程度把比對信號間的相當(dāng)微細(xì)的變化區(qū)分出來-也就是入和出的區(qū)分。因此很有利于特高分辨率的測量。因此研究邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號參數(shù)測量更有現(xiàn)實(shí)的意義和價(jià)值，有效的利用新的理論實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)間頻率測量控制技術(shù)是具有廣泛影響的重要工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號參數(shù)測量方法，旨在提高測量的精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于邊沿效應(yīng)的并行的頻率和周期性信號參數(shù)測量方法，其特征在于，確定測量的模糊區(qū)及其邊沿，盡量獲得單調(diào)的測量對象參數(shù)的變化，當(dāng)信號間頻率關(guān)系簡單時(shí)，單調(diào)的相位變化會串行地形成檢測的模糊區(qū)；當(dāng)信號間頻率關(guān)系復(fù)雜時(shí)，通過延遲移相會并行地形成多個(gè)檢測的模糊區(qū)，通過延遲移相后，原先的處于模糊區(qū)邊沿外的相位差關(guān)系，會進(jìn)入相位重合檢測區(qū)；或者反過來，原先的處于模糊區(qū)邊沿內(nèi)的相位差關(guān)系，會移出相位重合檢測區(qū)；用這樣的信息構(gòu)成測量的閘門時(shí)間進(jìn)行并行的頻率和周期性信號，可以大大提高測量的分辨率。

為了建立模糊區(qū)并且有一個(gè)可利用的邊沿效應(yīng)，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：采用了兩個(gè)并行的重合檢測線路并且通過延遲移相的方法使得兩路信號在重合檢測時(shí)有附加的微小相位差增量，這樣就會使得一路信號原來處于檢測的模糊區(qū)的邊沿的某一個(gè)或幾個(gè)重合態(tài)會由于相位差的增大而跑出邊沿區(qū)之外，這種出現(xiàn)重合檢測差異的邊沿狀態(tài)被選擇作為計(jì)數(shù)測量的閘門的開啟和關(guān)閉控制，這樣閘門的開啟和關(guān)閉都處于兩個(gè)信號間的相同相位狀況，保證了量化誤差最大限度的消除。

其中延遲移相值的大小要使得在一個(gè)最小公倍數(shù)周期內(nèi)處于并行的模糊區(qū)邊沿的重合態(tài)能夠在延遲后被丟失。

由于對被測信號的延遲移相，原來處于相位重合檢測分辨率限制形成的被捕捉重合信息模糊區(qū)的邊沿的檢出脈沖信號，就會因?yàn)樘幱跈z測模糊區(qū)的邊沿的臨界位置因?yàn)楸粶y信號的延遲移相，相位差值增加而被處于模糊區(qū)的外側(cè)，用這樣的方法獲得的閘門開啟和關(guān)閉信號保證了信號間完全相同的相位狀態(tài)，也就是得到了更嚴(yán)格的相位群的同步狀態(tài)，能夠最大限度地抑制測量中的量化誤差，具體計(jì)算公式如下：