[發明專利]一種脈沖信號處理和采集裝置

有效

• 申請號: 201911055329.7
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110673532B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 王曦;李貌;王琳;張皓峰
• 申請（專利權）人: 重慶凱瑞汽車試驗設備開發有限公司;中國汽車工程研究院股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 范淑萍

本發明涉及工控傳感器信號采集技術領域，具體涉及一種脈沖信號處理和采集裝置，包括脈沖信號處理模塊和AB相方波信號處理模塊，脈沖信號處理模塊用于抑制脈沖信號干擾并形成方波信號，AB相方波信號處理模塊包括，采集單元采集A相波形和B相波形的上升沿和下降沿；編號單元對A相波形上升沿、A相波形下降沿、B相波形上升沿和B相波形下降沿的先后順序進行邊沿編號；微控單元在多個時刻處以邊沿觸發順序記錄方波信號上升沿和下降沿的邊沿編號序列，微控單元將邊沿編號序列與預存排序進行匹配，微控單元在匹配失敗時丟棄該周期的AB相方波信號。本發明達到濾除幅值較大、持續時間較長的干擾信號的目的，使方波信號后續的計數和頻率測量更加精準。

技術領域

本發明涉及工控傳感器信號采集技術領域，具體涉及一種脈沖信號處理和采集裝置。

背景技術

在工業控制領域，以脈沖信號形式輸出的傳感器應用廣泛，如編碼器、扭矩傳感器、直線光柵等，由于傳感器工作的電磁環境復雜，導致了傳感器輸出的脈沖信號常受到外界各種干擾源的影響(如變頻器、電機等)，在正常的信號上疊加了很多噪聲，影響后續脈沖信號測量的準確性,對于輸出AB相信號的傳感器影響更甚。如何抑制和消除干擾信號，使脈沖信號盡可能干凈，是一個必須要解決的重要問題。

目前，脈沖信號處理常用的方法是光耦隔離、施密特觸發器整形、低通濾波、軟件處理等，光耦隔離能夠阻斷電氣連接，在一定程度消除外界地線傳入的干擾，但對于幅值較大的干擾不能消除；施密特觸發器能夠使波形更加標準，可以消除掉小幅值干擾，但對于大幅值干擾同樣無能為力；低通濾波需考慮有用脈沖信號的頻帶范圍，對干擾信號的抑制效果有限；軟件處理會消耗大量處理器資源，且會降低信號采集的實時性。

處理完成后的脈沖信號輸入到后端進行采集，測量其頻率。目前對脈沖信號的采集測量方式主要有以下兩種：

一種測量方式是測量脈沖信號每個周期的時間，從而計算得到波形頻率，這種測量方式對計算資源消耗很大，因為實際應用的脈沖信號的頻率通常為幾千到幾萬赫茲，每秒鐘需進行成千上萬次判定和運算。同時，該測量方式可能產生較大的誤差，因為脈沖信號周期通常為毫秒或微秒量級，計算結果最終需轉換到秒級，從而使單周期測量的微小誤差擴大很多倍。

另一種測量方式為定周期測量，即對一定時間間隔內(如5毫秒，10毫秒，100毫秒等)的脈沖信號周期進行計數，從而通過時間和周期數計算得到脈沖信號的頻率。這種測量方法缺點是，當測量時間點到來時，脈沖信號不一定剛好輸入完整周期，通常情況是不完整的，但計數器的輸出結果為整數，因此，會導致測量誤差的出現。

發明內容

本發明意在提供一種脈沖信號處理和采集裝置，以解決脈沖信號采集測量誤差較大的問題。

本方案中的脈沖信號處理和采集裝置，包括脈沖信號處理模塊，所述脈沖信號處理模塊用于抑制脈沖信號干擾并形成方波信號，所述方波信號包括單相方波和雙相方波，所述雙相方波包括A相波形和B相波形，還包括AB相方波信號處理模塊，所述AB相方波信號處理模塊包括：

采集單元采集A相波形的上升沿和下降沿，采集單元采集B相波形的上升沿和下降沿；

編號單元對A相波形上升沿、A相波形下降沿、B相波形上升沿和B相波形下降沿的先后順序進行邊沿編號；

微控單元在多個時刻處以邊沿觸發順序記錄方波信號上升沿和下降沿的邊沿編號序列，微控單元將邊沿編號序列與預存排序進行匹配，微控單元在匹配失敗時丟棄該周期的AB相方波信號。