[發(fā)明專利]一種頻率信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010698448.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN111736014B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳慶林;黃明其;袁紅剛;彭先敏;章貴川;羅歡;魏一博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心低速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02
• 代理公司: 北京勁創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11589
• 代理人: 李康

本發(fā)明提出一種頻率信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理方法及裝置，具體來說是為了解決被測(cè)模擬量動(dòng)態(tài)波動(dòng)時(shí)信號(hào)波形變形失真，并且平均值與真值產(chǎn)生偏差的問題。當(dāng)被測(cè)模擬量動(dòng)態(tài)波動(dòng)時(shí)，頻率輸出信號(hào)的脈沖寬度跟隨波動(dòng)，當(dāng)采用脈寬測(cè)量的方式進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)，輸出數(shù)據(jù)幀率跟隨波動(dòng)，導(dǎo)致獲取的脈寬數(shù)據(jù)不同于等步長(zhǎng)采樣數(shù)據(jù)，信號(hào)波形在頻率高點(diǎn)拉長(zhǎng)，在頻率低點(diǎn)縮短，進(jìn)而影響了均值求解。本發(fā)明將測(cè)量獲取的脈沖寬度同時(shí)解算出頻率值和采樣間隔，采用重采樣方法勻速化頻率值輸出速率，提高模擬量測(cè)量波形準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種頻率信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理方法及裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)

頻率信號(hào)輸出是一種抗干擾能力強(qiáng)、便于無線傳輸?shù)男盘?hào)輸出方式，被很多類型的傳感器所采用。一般輸出頻率值線性對(duì)應(yīng)傳感器測(cè)量值，在傳感器測(cè)量靜態(tài)信號(hào)時(shí)，頻率輸出信號(hào)保持穩(wěn)定，不存在信號(hào)波形變形失真和平均值產(chǎn)生偏差的問題。但是當(dāng)傳感器測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，輸出頻率信號(hào)跟隨被測(cè)量值產(chǎn)生波動(dòng)，當(dāng)采用脈沖寬度測(cè)量的方式進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)，輸出數(shù)據(jù)幀率跟隨波動(dòng)，導(dǎo)致獲取的脈沖寬度不同于等步長(zhǎng)采樣數(shù)據(jù)，信號(hào)波形在頻率高點(diǎn)被拉長(zhǎng)；在頻率低點(diǎn)被縮短，進(jìn)而影響均值求解，影響傳感器的信號(hào)處理。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的在于提供一種頻率信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理方法及裝置，以提高模擬量測(cè)量波形準(zhǔn)確性。

本申請(qǐng)是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種頻率信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理方法，所述方法通過采用脈沖寬度的方式進(jìn)行頻率測(cè)量；所述方法包括以下步驟：（1）將測(cè)量值的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的頻率與電壓信號(hào)一一對(duì)應(yīng)；（2）通過計(jì)時(shí)器采集脈沖信號(hào)的脈沖周期，得到脈沖周期序列{t(i)}；（3）對(duì)所述脈沖周期序列{t(i)}進(jìn)行求導(dǎo)，計(jì)算出頻率序列{f(i)}；（4）使用{t(i)}序列依次求和獲得時(shí)間戳序列 {}，得到與不同時(shí)間戳序列一一對(duì)應(yīng)的頻率序列的{[,f(i)]}數(shù)據(jù)庫；（5）使用固定時(shí)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{ [,f(i)]}數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行采樣，得到與周期序列{T(j)}所對(duì)應(yīng)的頻率值序列{F(j)}；（7）基于脈沖信號(hào)的頻率與電壓信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，計(jì)算出電壓信號(hào)V（j），可以得到{[T(j),V(j)]}數(shù)據(jù)庫。

上述步驟（2）中，通過計(jì)時(shí)器連續(xù)測(cè)量相鄰上升沿或下降沿之間的脈沖寬度得到脈沖周期。

上述步驟（5）中，為了保證采樣的精度，固定時(shí)間間隔T不大于{t(i)}中最小值的1/3。

上述步驟（6）中，若T(j)與相同，則直接提取相應(yīng)的f(i)值；若{[,f(i)]}中不存在與T(j)相等的，可以采用兩種方式進(jìn)行處理：（1）對(duì){[,f(i)]}進(jìn)行曲線擬合，得到相應(yīng)的曲線公式，并根據(jù)該公式，計(jì)算T(j)時(shí)對(duì)應(yīng)的F(j)；（2）根據(jù)T(j)所在的時(shí)間范圍進(jìn)行求解，具體地，若T(j)位于和之間，則可以針對(duì)[,f(i-1)]和[,f(i)]進(jìn)行線性求解得到T(j)所對(duì)應(yīng)的F(j)。在第一種方式中，擬合度R²應(yīng)該不小于0.99，若R²小于0.99，則采用第二種方式計(jì)算。

在上述方法中，采用T(j)進(jìn)行采樣時(shí)，可以采用離線的方式進(jìn)行，也可以在線以流水線方式進(jìn)行。