[發明專利]一種頻率信號采集和數據處理方法及裝置

有效

• 申請號: 202010698448.0
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111736014B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 柳慶林;黃明其;袁紅剛;彭先敏;章貴川;羅歡;魏一博
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心低速空氣動力研究所
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 北京勁創知識產權代理事務所(普通合伙) 11589
• 代理人: 李康

1.一種頻率信號采集和數據處理方法，其特征在于，所述方法通過采用脈沖寬度的方式進行頻率測量；所述方法包括以下步驟：

(1)將測量值的電壓信號轉化為脈沖信號，脈沖信號的頻率與電壓信號一一對應；

(2)通過計時器采集脈沖信號的脈沖周期，得到脈沖周期序列{t(i)}；

(3)對所述脈沖周期序列{t(i)}進行求倒數，計算出頻率序列{f(i)}；

(4)使用{t(i)}序列依次求和獲得時間戳序列{∑t(i)}，得到與不同時間戳序列{∑t(i)}一一對應的頻率序列{f(i)}的{[∑t(i),f(i)]}數據庫；

(5)使用固定時間間隔T依次求和獲得輸出周期序列{T(j)}，T(j)＝jT；

(6)采用{T(j)}在{[∑t(i),f(i)]}數據庫中進行采樣，得到與周期序列{T(j)}所對應的頻率值序列{F(j)}；

(7)基于脈沖信號的頻率與電壓信號一一對應，計算出電壓信號V(j)，可以得到{[T(j),V(j)]}數據庫。

2.根據權利要求1所述的頻率信號采集和數據處理方法，其特征在于，所述步驟(2)中，通過計時器連續測量相鄰上升沿或下降沿之間的脈沖寬度得到脈沖周期。

3.根據權利要求1所述的頻率信號采集和數據處理方法，其特征在于，所述步驟(5)中，為了保證采樣的精度，固定時間間隔T不大于{t(i)}中最小值的1/3。

4.根據權利要求1所述的頻率信號采集和數據處理方法，其特征在于，所述步驟(6)中，若T(j)與∑t(i)相同，則直接提取相應的f(i)值；若{[∑t(i),f(i)]}中不存在與T(j)相等的∑t(i)，可以采用兩種方式進行處理：(1)對{[∑t(i),f(i)]}進行曲線擬合，得到相應的曲線公式，并根據該公式，計算T(j)時對應的F(j)；(2)根據T(j)所在的時間范圍進行求解，具體地，若T(j)位于∑t(i-1)和∑t(i)之間，則可以針對[∑t(i-1),f(i-1)]和[∑t(i),f(i)]進行線性求解得到T(j)所對應的F(j)；在第一種方式中，擬合度R²應當不小于0.99，若R²小于0.99，則采用第二種方式計算。

5.根據權利要求1-4任一所述的頻率信號采集和數據處理方法，其特征在于，采用{T(j)}進行采樣時，采用離線的方式或在線以流水線方式進行。

6.一種頻率信號采集和數據處理裝置，其特征在于，其包括信號轉換模塊，信息處理模塊，寄存器和計時器；所述信號轉換模塊將測量值的電壓信號轉化為脈沖信號，所述脈沖信號的頻率與電壓信號一一對應；計時器采集所述脈沖信號的脈沖周期，得到脈沖周期序列{t(i)}；所述信息處理模塊對脈沖周期序列{t(i)}進行求倒數，計算出頻率序列{f(i)}，對{t(i)}序列依次求和獲得時間戳序列{∑t(i)}，并將{[∑t(i),f(i)]}寄存于所述寄存器中；其次，信息處理模塊使用固定時間間隔T依次求和獲得輸出周期序列{T(j)}，T(j)＝jT，并采用{T(j)}在{[∑t(i),f(i)]}數據庫中進行采樣，得到與周期序列{T(j)}所對應的頻率值序列{F(j)}；信息處理模塊基于脈沖信號的頻率與電壓信號一一對應關系，計算出電壓信號V(j)，可以得到{[T(j),V(j)]}數據庫。

7.根據權利要求6所述的頻率信號采集和數據處理裝置，其特征在于，所述計時器連續測量相鄰上升沿或下降沿之間的脈沖寬度得到脈沖周期。

8.根據權利要求6所述的頻率信號采集和數據處理裝置，其特征在于，為了保證采樣的精度，信號處理模塊選擇的固定時間間隔T不大于{t(i)}中最小值的1/3。