专利名称：连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法
技术领域：
本发明属于信号处理领域，尤其是一种连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法。
背景技术：
高分辨率测量是频率高精度测量的基础，主要由测量方法决定。目前，频率测量 方法主要采用电子计数法，其经过了直接计数法、间接计数法、插补法、连续采样时间标记 法四代。(1)直接计数法用已知时间作为控制闸门对待测频率进行计数，根据计数值计算 出待测频率值，为上个世纪70年代及其以前一直使用的第一代频率测量方法。由于仅使 用一个与门和计数器就能构成测量电路，因此电路简单，可靠性高；不论待测频率的高低， 只要计数速度满足要求就能进行测量，故适用范围广；分辨率、测量误差与待测频率的高低 有关，待测频率高则误差低、分辨率高；分辨率与测量时间成正比。(2)间接计数法用待测 信号的一个或多个周期作为控制闸门对已知的基准频率进行计数，根据计数值计算出待测 频率值，为上个世纪80年代使用的第二代频率测量方法。对待测频率的简单分频就能构成 多周期的闸门电路，也可很容易实现对闸门时间的控制，电路简单，可靠性高；分辨率、测量 误差与基准频率的高低有关，基准频率高则误差低、分辨率高；分辨率与测量时间成正比； 是一些高分辨率测量方法的基础。⑶插补法在第二代间接计数法的基础上，对控制闸门 与基准频率的不同步程度进行了测量，为上个世纪90年代使用的第三代频率测量方法，有 模拟内插法、时间到电压转换法、延迟线(链)法、游标法之分。电路复杂，可靠性低；分辨 率高、测量误差低。(4)连续计数时刻标记法同时启动对基准信号(频率fj和待测信号 (频率，、为对待测频率的分频系数)的计数，当对待测频率fx计数值分别为N1, N2. · · N1 =ikfx )时，记录相应的时刻ti; t2. · · tn(ti = MiT0, Mi为、时刻对标准频率的总 计数值)，得到一系列的{队，tj，利用最小二乘法进行回归，得到对待测频率分频后的计数 值为自变量、标准时间为因变量的线性回归方程i = a+g#，回归直线的斜率为待测信号周 期Tx的估计值，为近10年使用的第四代频率测量方法。与第二代间接计数法使用基本相 同的测量电路，电路简单，可靠性高；标记次数大于一定值后，随次数的增加，分辨率增高、 测量误差降低；测量期间，待测频率的变化会严重影响到分辨率增高和测量误差降低。综上所述，直接计数法测频的分辨率与待测频率有关，待测频率高则分辨率高，反 之则低；当待测频率一定时，只能通过延长测量时间提高分辨率，这会影响测量的实时性。 间接计数法测频的分辨率与基准频率有关，基准频率高则分辨率高，反之则低；通过提高基 准频率的方法可提高分辨率，但受基准频率规格(可通过倍频改善，但增加了电路的复杂 程度)和计数速度的限制；当基准频率确定时，也只能通过延长测量时间提高分辨率，同样 影响测量的实时性。插补法测频可以得到高的分辨率，其存在的问题是电路复杂、可靠性 低、成本高。连续采样时刻标记法也可以得到高的分辨率，但相对测量时间长，而测量期间 待测频率的变化会严重影响到分辨率的改善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分辨率高、测量时间短、准确可靠的连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法。本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的一种连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，包括如下步骤步骤1 获取时间上连续的数据在控制器的控制下由分频器对待测信号频率&进行分频得到闸门信号(、7；)， 在η个闸门时间内交替读取两个计数器的计数值M1, M3, M5…和M2, M4, M^，构成M1, M2, M3,…，MnW测量数组；其中、为对待测信号频率的分频系数，Tx为待测信号频率的周期；步骤2 对测量数组中的数据进行判断及数据校正判断测量数组M1,M2,M3,…，Mn中的数据是否满足以下条件，对不满足条件的进行 校正以符合以下条件(1)条件 1 在测量数组 M1, M2, M3,…，Mn 中，任何 M” Mj 的值！Mi-MjI e {0,1}, i e {1,2,3,... ,n}, j e {1,2,3, ...，η}，记大值为 M，则小值为 M-I ；(2)条件2 在测量数组M1, M2, M3,…，Mn中，记大值M连续排列的个数为A、小值 M-I连续排列的个数为B，则A、B中至少一个值为1 ；(3)条件3 在测量数组M1, M2, M3,…，Mn中，当大值M连续排列的个数A = 1时， 小值M-I连续排列的个数Be (BijB2 | B2-B11 = 1}，不同时存在AB1AB1和AB2AB2的排列；(4)条件4 在测量数组M1, M2,M3，…，Mn中，当小值M-I连续排列的个数B = 1时， 大值M连续排列的个数Ae (A1, A2 IA2-A11 = 1}；不同时存在BA1BA1和BA2BA2的排列；步骤3 确定关系因数的取值区间及取值在每个测量数据中包括闸门<formula>formula see original document page 7</formula>比<formula>formula see original document page 7</formula>超前时间的关系因数At+，该关系因数At+ 的取值区间为<formula>formula see original document page 7</formula>关系因数At+的取值区间宽度=(b-a)T0 ；关系因数Δ广的最大绝对误差<formula>formula see original document page 7</formula>关系因数<formula>formula see original document page 7</formula>其中<formula>formula see original document page 7</formula>T0为基准信号频率fQ的周期(时基)；η为数组M1, M2, M3,…，Mn中数据的个数；bi为数组M1, M2, M3,…，Mi中小值的个数；bj为数组M1, M2, M3,…，Mj中小值的个数；j = 0,1,2,…，n_l:i = j+l，···, η =B0 = 0 ；步骤4 计算待测信号的周期、频率和测量分辨率
待测信号的周期:TX =2M-a-b/2kfxT0待测信号的频率.fx = 2kfx/2M-a-bf0;测量分辨率r =b-a/2M-a-b而且，所述的测量数组采用下述方法获得待测信号经分频产生相位差为180° 的两路信号作为两个计数器的间门，在一计数器计数时，控制器对另一计数器进行读数和 清零，实现了待测信号控制下对基准时钟的连续计数和对此计数的间隔标记，两计数值的 交替排列构成测量数组M1, M2, M3,…，Mn。而且，在步骤(2)中，对测量数组中的数据进行判断及数据校正包括如下步骤(1)对条件1的判断与校正过程为①计算M1,M2,M3, ···』 中数据值相同的个数，如果个数为n，则全部数据有效，对测 量数组中的数据进行判断及数据校正的处理过程结束；如果仅存在两种值，执行步骤(2)；②出现多种值时，值相同且个数最多和值相同且个数次多的数据为有效数据，两 值差的绝对值应为1，否则丢弃本次测量数据，重新进行测量；③比较值相同且个数最多和值相同且个数次多数据值的大小，大值记为M，小值记 为 M-I ；④将大于M的其他数据值校正为M,小于M-I的其他数据值校正为M-I ；(2)对条件2的判断与校正过程为①计算M1, M2, M3,…，Mn中大值M和小值M-1的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，将个数少的出现连续的数据保留一个，其他的 校正为个数多的数据的值；如果大值M连续排列的个数A = 1，在各连续排列的小值数B仅 取两值VB2, IB2-B1 = 1后执行步骤(3)；如果小值M-I连续排列的个数B = 1，在各连续 排列的大值数A仅取两值ApA2, IA2-A1I = 1后执行步骤⑷；③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为大值M和小值M-I相间排列；(3)对条件3的判断与校正过程为①计算M1, M2, M3,…，Mn中AB1禾口 AB2排列出现的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，个数少的非连续排列，如果AB1AB1应是非连续 排列的，在满足各AB2连续排列的个数仅取两值Cp C2，C2-C1 = 1的条件下将AB1AB1修改 为AB1AB2或AB2AB1对应的数据；如果AB2AB2应是非连续排列的，在满足各AB1连续排列的个 数仅取两值C3、C4, I C4-C31 = 1的条件下将AB2AB2修改为AB2AB1或AB1AB2对应的数据；③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为AB1和AB2对应的数据相间排列；(4)对条件4的判断与校正过程为①计算M1, M2, M3,…，Mn中BA1和BA2排列出现的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，个数少的非连续排列，如果BA1BA1应是非连续 排列的，在满足各BA2连续排列的个数仅取两值C5、C6，C6-C5I = 1的条件下将BA1BA1修改 为BA1BA2或BA2BA1对应的数据；如果BA2BA2应是非连续排列的，在满足各BA1连续排列的个 数仅取两值C7、C8, I C8-C71 = 1的条件下将BA2BA2修改为BA2BA1或BA1BA2对应的数据；
③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为BA1和BA2对应的数据相间排列。而且，在步骤(3)中，At+的取值区间的获得方法为(1)构建以下不等式组
'T0 > At1 >0
T0 > At2 = Atl + + ^1Ar = Atl + a^At+ + \(At+ -Γ0)>0 T0 > At3 = Atl + a2At+ + b2Af = Atl + a2At+ + b2(At+ -T0)>0 T0 > At4 = Atl + a3At+ + b3Ar = Atl + a3At+ + b3 (At+ -T0)>0
T0 > AtM = Atl + atAt+ + btAr = Atl + atAt+ + bt (At+ -Γ0)>0
70 > Atn = Atl +an_,M+ O- = M1 + 》—-Γ0)>0 T0 > Mn+l = Ai1 + anAt+ + bnAr = Atl + anAt+ + bn(At+ -T0)>0其中At1为第一个闸门的上升沿比Ttl的上升沿超前的时间；Ati为第i个闸门的上升沿比Ttl的上升沿超前的时间；Δ t+为闸门^Λ比MTtl超前的时间；Δ t_为闸门、Tx比(M-1) Ttl超前的时间；T0为基准信号频率fQ的周期；Bi为测量数组M1, M2,…，Mi中大值M的个数；I3i为测量数组M1, M2,…，Mi中小值M-I的个数；(2)求解不等式组后得到<formula>formula see original document page 9</formula>令<formula>formula see original document page 9</formula>则Δt+ 的取值区间 aT0 < Δ t+ < bT0其中j=0,1，2，…，n_l:i = j+l，...，n:B0 = 0。而且，在步骤(4)中，待测信号的周期、频率和测量分辨率通过下列方法得到(1)待测信号的周期Tx<formula>formula see original document page 9</formula>式中M为测量数据中的大值；(2)待测信号的频率fxfx=1/Tx=1/2M-a-b T0=2kf/2M-a-b f0(3)测量分辨率r
Tx=MT0-△t/kfx=MT0/kfx-△t+/kfx
Tx的最大绝对误差=△t+的最大绝对误差、kfx=b-a/zT0/kfx=b-a/2kfxT0
r=Tx的最大绝对误差/Tx=b-a/2kfx*T0/2M-a-b/2kfxT0=b-a/2M-a-b本发明的优点和积极效果是1、本频率测量方法对待测信号进行分频并读取两个计数器的计数值从而构成测 量数组，然后对测量数组按特定的规则进行判断，实现了对测量数据的校正，减少了由于输 入竞争产生的输出冒险、触发器的亚稳态引起的计数误差，提高了测量的分辨率。2、本频率测量方法在计算待测信号的频率时，充分利用了测量数据中包含的频率 信息(关系因数Δ +)，实现了测量分辨率与待测信号频率的高低无关，在相同的测量时间 内能够得到更高的分辨率，而在一定分辨率的要求下，其测量时间短，相对降低了测量过程 中待测信号频率变化引起的测量误差。3、本发明设计合理，本测频方法通过控制器很容易实现对测量数据的校正、关系 因数At+的计算、频率的计算和测量分辨率的计算，方法简单，测量分辨率高，测量时间短， 能有效降低测量过程中待测信号频率变化引起的测量误差。
图1是本测频方法所使用的频率测量电路的方框图；图2是闸门控制下的测量数组形成示意图；图3是测量不等式构成示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。一种连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法是在如图1所示的频率测量电 路上实现的。该测频电路由控制器、分频器及两个计数器连接构成，频率为fo的基准时钟 同时连接到计数器1、计数器2的时钟端C1、C2，频率为fx的待测信号经分频器后输出相位 差为180°的两路信号Q、己Q接计数器1的门控端Glj接计数器2的门控端G2，Q还连接 控制器的两个中断口，在Q的上升沿和下降沿对控制器产生中断，提供计数器的状态；两计 数器通过总线与控制器相连。控制器的控制端通过总线与分频器相连，由控制器根据待测 信号频率的高低选择合适的分频g数。在分频器输出信号Q或^为高电平期间计数器对基准时钟进行计数；在分频器输 出信号Q或3低电平期间控制器读取计数器的计数值并对计数器清零准备下一次计数。Q 或Q低电平时间应该大于控制器读取计数值以及对计数器清零、将数据存入存贮器等处理的时间。一种连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，包括如下步骤步骤1 获取时间上连续的数据采用如图1所示的测量电路。设待测信号的频率为fx、周期为Tx，基准频率为&、周期为Ttl，对fx的分频系数为、。待测信号经分频器后产生相位差为180°的两路信号，分 别控制两计数器对基准时钟进行计数，在一计数器计数时，控制器对另一计数器进行读数 和清零以及将数据存入存储器，实现了待测信号控制下对基准时钟的连续计数和对此计数 的间隔标记。在η个闸门(一个闸门为^Λ)时间内，计数器1的计数值分别计为M1, M3, M^、计数器2的计数值分别计为M2, M4, M6…，从而构成M1, M2, M3,…，Mn的测量数组，如图 2所示。步骤2 对测量数组中的数据进行判断及数据校正判断测量数组M1,M2,M3,…，Mn中的数据是否满足以下条件，对不满足条件的进行 校正以符合以下条件(1)条件 1 在测量数组 M1, M2, M3,…，Mn 中，任何 M” Mj 的值！Mi-MjI e {0,1}, i e {1,2,3,... ,n}, j e {1，2，3，· · ·，η}，即数组 M1, M2, M3,…，Mn 中的所有数据仅由差的 绝对值为1的两种值构成，记大值为Μ，则小值为M-I ；(2)条件2 在测量数组M1, M2, M3,…，Mn中，记大值M连续排列的个数为Α、小值 M-I连续排列的个数为B，则A、B中至少一个值为1 ；(3)条件3 在测量数组M1, M2, M3,…，Mn中，当大值M连续排列的个数A = 1时， 小值M-I连续排列的个数Be (B1, B2 | B2-B11 = 1}；如记A个大值M和连续B个小值M-I 构成的排列为ΑΒ，则不同时存在AB1AB1和AB2AB2的排列；(4)条件4 在测量数组M1, M2,M3，…，Mn中，当小值M-I连续排列的个数B = 1时， 大值M连续排列的个数A e (AijA2 IA2-A11 = 1}；如记B个小值M-I和连续A个大值M构 成的排列为BA时，则不同时存在BA1BA1和BA2BA2的排列；在上述对测量数组中的数据进行判断及数据校正包括如下步骤(1)对条件1的判断与校正过程为①计算M1,M2,M3, ···』 中数据值相同的个数，如果个数为n，则全部数据有效，对测 量数组中的数据进行判断及数据校正的处理过程结束；如果仅存在两种值，执行步骤(2)；②出现多种值时，值相同且个数最多和值相同且个数次多的数据为有效数据，两 值差的绝对值应为1，否则丢弃本次测量数据，重新进行测量；③比较值相同且个数最多和值相同且个数次多数据值的大小，大值记为M,小值记 为 M-I ；④将大于M的其他数据值校正为M，小于M-I的其他数据值校正为M-I ；(2)对条件2的判断与校正过程为①计算M1, M2, M3,…，Mn中大值M和小值M-I的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，将个数少的出现连续的数据保留一个，其他的 校正为个数多的数据的值；如果大值M连续排列的个数A = 1，在各连续排列的小值数B仅 取两值V B2, IB2-B1 = 1后执行步骤(3)；如果小值M-I连续排列的个数B = 1时，在各 连续排列的大值数A仅取两值ApA2, IA2-A1I = 1后执行步骤⑷；
③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为大值M和小值M-I相间排列；(3)对条件3的判断与校正过程为①计算M1, M2, M3,…，Mn中AB1和AB2排列出现的个数;②如果个数差的绝对值大于等于2，#个数少的非连续排列；如果AB1AB1S是非连续排列的，在满足各AB2连续排列的个数仅取两值Q、C2, C2-C1=1的条件下将AB1AB1修改为AB1AB2或AB2AB1对应的数据；如果AB2AB2应是非连续排列的， 在满足各AB1连续排列的个数仅取两值C3、C4，I C4-C31 = 1的条件下将AB2AB2修改为AB2AB1 或AB1AB2对应的数据；③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为AB1和AB2对应的数据相间排列；(4)对条件4的判断与校正过程为①计算M1，M2，M3，…，Mn中BA1和BA2排列出现的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，个数少的非连续排列；如果BA1BA1应是非连续 排列的，在满足各BA2连续排列的个数仅取两值C5、C6，C6-C5I = 1的条件下将BA1BA1修改 为BA1BA2或BA2BA1对应的数据；如果BA2BA2应是非连续排列的，在满足各BA1连续排列的个 数仅取两值C7、C8, I C8-C71 = 1的条件下将BA2BA2修改为BA2BA1或BA1BA2对应的数据；③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为BA1和BA2对应的数据相间排列。步骤3 确定关系因数的取值区间及取值关系因数At+为闸门^Λ比Μ ；超前的时间，包含在每个测量数据中，在整个测量 过程其值不变，取值区间al； < At+< bTQ。a、b、At+的取值区间宽度、At+的最大绝对误差、At+的值分别通过下列方法获 得(1)构建不等式组从图2可以看出，闸门的上升沿与基准时钟的上升沿的时间差为Ati(i = 1,2, 3，…，n)，TQ > Ati彡0。已知M1,M2,M3,…，Mn仅取大值M和小值M-I，设计数值为大值M 时，^Λ比MTtl超前At+，计数值为小值M-I时，^Λ比(M-I) Ttl超前At_，贝Ij At+ = TQ+At_; 设数组M1, M2, M3,…，Mn中，Mi前(包括Mi)大值M的总个数为 、小值M-I的总个数1^，从 图3可以看出，下面的不等式组成立。
<formula>formula see original document page 12</formula>其中At1为第一个闸门的上升沿比Ttl的上升沿超前的时间
Ati为第i个闸门的上升沿比Ttl的上升沿超前的时间Δ t+为闸门^Λ比MTtl超前的时间 At_为闸门、(比(M-I) Ttl超前的时间T0为基准信号频率f。的周期(时基)为测量数组M1, M2,…，Mi中大值M的个数I3i为测量数组M1, M2,…，Mi中小值M-I的个数(2)解不等式组将第i(i = 1,2,3,…，η)个不等式代入其后的不等式组，得到△ t+的解集如下:
H.-i] + H.+i]maxj . ^ p0<Ar+<min| ‘ . p0 (j = 0,1,2,…，n_l :i = j+1，…，
η =B0 = 0)令
Λ.- ,-l] Λ.- ,+l]α = max j . 3, \ ^ = minj . | (j = 0,1,2, ...，n_l:i = j+l，...，n:B0
=0)则aT。<At+< bT0(3) At+的取值区间宽度Δ t+的取值区间宽度=(b-a) T0(4) At+的最大绝对误差
Δ广的最大绝对误差=^7。
2(5) At+的取值At+ =^-Z
2步骤4 计算待测信号的周期、频率和测量分辨率(1)待测信号的周期Tx
ΜΓ a + b T[-mK ° 2 0_2M-a-br。(Μ为测量数据中的大值)
kf kf 2k f
JxJxJx(2)待测信号的频率fx
￡ 1 1 ^kf
f = — =_=_h_ fx Tx 2M-a-b T 2M-a-b 0
lkL⑶测量分辨率r
rr ML-M+ M7； At+<formula>formula see original document page 13</formula><formula>formula see original document page 14</formula>
<formula>formula see original document page 14</formula>通过上述步骤，即可完成对待测信号频率的高分辨率测量。本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此发明并不限于具体实施 方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方 式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
一种连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，其特征在于包括如下步骤步骤1获取时间上连续的数据在控制器的控制下由分频器对待测信号频率fx进行分频得到闸门信号在n个闸门时间内交替读取两个计数器的计数值M1，M3，M5…和M2，M4，M6...，构成M1，M2，M3，…，Mn的测量数组；其中为对待测信号频率的分频系数，Tx为待测信号频率的周期；步骤2对测量数组中的数据进行判断及数据校正判断测量数组M1，M2，M3，…，Mn中的数据是否满足以下条件，对不满足条件的进行校正以符合以下条件(1)条件1在测量数组M1，M2，M3，…，Mn中，任何Mi、Mj的值|Mi-Mj|∈{0，1}，i∈{1，2，3，....，n}，j∈{1，2，3，....，n}，记大值为M，则小值为M-1；(2)条件2在测量数组M1，M2，M3，…，Mn中，记大值M连续排列的个数为A、小值M-1连续排列的个数为B，则A、B中至少一个值为1；(3)条件3在测量数组M1，M2，M3，…，Mn中，当大值M连续排列的个数A＝1时，小值M-1连续排列的个数B∈{B1，B2:|B2-B1|＝1}，不同时存在AB1AB1和AB2AB2的排列；(4)条件4在测量数组M1，M2，M3，…，Mn中，当小值M-1连续排列的个数B＝1时，大值M连续排列的个数A∈{A1，A2:|A2-A1|＝1}；不同时存在BA1BA1和BA2BA2的排列；步骤3确定关系因数的取值区间及取值在每个测量数据中包括闸门比MT0超前时间的关系因数Δt+，该关系因数Δt+的取值区间为aT0＜Δt+＜bT0；关系因数Δt+的取值区间宽度＝(b-a)T0；其中 <mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mi>max</mi><mo>{</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>b</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>b</mi> <mi>j</mi></msub><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mi>j</mi> </mrow></mfrac><mo>}</mo><mo>,</mo> </mrow> <mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mi>min</mi><mo>{</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>b</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>b</mi> <mi>j</mi></msub><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mi>j</mi> </mrow></mfrac><mo>}</mo> </mrow>T0为基准信号频率f0的周期(时基)；n为数组M1，M2，M3，…，Mn中数据的个数；bi为数组M1，M2，M3，…，Mi中小值的个数；bj为数组M1，M2，M3，…，Mj中小值的个数；j＝0，1，2，…，n-1:i＝j+1，…，n:B0＝0；步骤4计算待测信号的周期、频率和测量分辨率待测信号的周期 <mrow><msub> <mi>T</mi> <mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><mi>M</mi><mo>-</mo><mi>a</mi><mo>-</mo><mi>b</mi> </mrow> <mrow><mn>2</mn><msub> <mi>k</mi> <msub><mi>f</mi><mi>x</mi> </msub></msub> </mrow></mfrac><msub> <mi>T</mi> <mn>0</mn></msub><mo>;</mo> </mrow>待测信号的频率 <mrow><msub> <mi>f</mi> <mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><msub> <mi>k</mi> <msub><mi>f</mi><mi>x</mi> </msub></msub> </mrow> <mrow><mn>2</mn><mi>M</mi><mo>-</mo><mi>a</mi><mo>-</mo><mi>b</mi> </mrow></mfrac><msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn></msub><mo>;</mo> </mrow>测量分辨率 <mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>b</mi><mo>-</mo><mi>a</mi> </mrow> <mrow><mn>2</mn><mi>M</mi><mo>-</mo><mi>a</mi><mo>-</mo><mi>b</mi> </mrow></mfrac><mo>.</mo> </mrow>FDA0000020041850000011.tif,FDA0000020041850000012.tif,FDA0000020041850000013.tif,FDA0000020041850000021.tif,FDA0000020041850000022.tif
2.根据权利要求1所述的连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，其特征在于 所述的测量数组采用下述方法获得待测信号经分频产生相位差为180°的两路信号作为 两个计数器的间门，在一计数器计数时，控制器对另一计数器进行读数和清零，实现了待测 信号控制下对基准时钟的连续计数和对此计数的间隔标记，两计数值的交替排列构成测量 数组 M1, M2, M3,…，Mn。
3.根据权利要求1所述的连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，其特征在于 在步骤(2)中，对测量数组中的数据进行判断及数据校正包括如下步骤(1)对条件1的判断与校正过程为①计算M1,M2, M3,…，Mn中数据值相同的个数，如果个数为n，则全部数据有效，对测量 数组中的数据进行判断及数据校正的处理过程结束；如果仅存在两种值，执行步骤(2)；②出现多种值时，值相同且个数最多和值相同且个数次多的数据为有效数据，两值差 的绝对值应为1，否则丢弃本次测量数据，重新进行测量；③比较值相同且个数最多和值相同且个数次多数据值的大小，大值记为M，小值记为M-I ；④将大于M的其他数据值校正为M，小于M-I的其他数据值校正为M-I；(2)对条件2的判断与校正过程为①计算M1,M2, M3,…，Mn中大值M和小值M-I的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，将个数少的出现连续的数据保留一个，其他的校正 为个数多的数据的值；如果大值M连续排列的个数A = 1，在各连续排列的小值数B仅取两 it B1, B2, B2-B1 = 1 后执行步骤(3)；如果小值M-I连续排列的个数B= 1，在各连续排列的大值数A仅取两值~、 A2, IA2-A1I = 1 后执行步骤(4)；③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为大值M和小值M-I相间排列；(3)对条件3的判断与校正过程为①计算M1,M2, M3,…，Mn中AB1和AB2排列出现的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，个数少的非连续排列，如果AB1AB1应是非连续排 列的，在满足各AB2连续排列的个数仅取两值Cp C2，C2-C1 = 1的条件下将AB1AB1修改为 AB1AB2或AB2AB1对应的数据；如果AB2AB2应是非连续排列的，在满足各AB1连续排列的个数 仅取两值C3、C4, I C4-C31 = 1的条件下将AB2AB2修改为AB2AB1或AB1AB2对应的数据；③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为AB1和AB2对应的数据相间排列；(4)对条件4的判断与校正过程为①计算M1,M2, M3,…，Mn中BA1和BA2排列出现的个数；②如果个数差的绝对值大于等于2，个数少的非连续排列，如果BA1BA1应是非连续排 列的，在满足各BA2连续排列的个数仅取两值C5、C6，C6-C5I = 1的条件下将BA1BA1修改为 BA1BA2或BA2BA1对应的数据；如果BA2BA2应是非连续排列的，在满足各BAl连续排列的个数 仅取两值C7、C8, I C8-C71 = 1的条件下将BA2BA2修改为BA2BA1或BA1BA2对应的数据；③如果个数差的绝对值小于2，修改排列为BA1和BA2对应的数据相间排列。
4.根据权利要求1所述的连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，其特征在于 在步骤(3)中，At+的取值区间的获得方法为(1)构建以下不等式组<formula>formula see original document page 4</formula>其中At1为第一个闸门的上升沿比Ttl的上升沿超前的时间；Ati为第i个闸门的上升沿比Ttl的上升沿超前的时间；At+为闸门^Λ比MTtl超前的时间；At_为闸门^/丄匕(M-I) Ttl超前的时间；T0为基准信号频率&的周期； 为测量数组M1, M2,…，Mi中大值M的个数；bi为测量数组M1, M2,…，Mi中小值M-I的个数；(2)求解不等式组后得到H1] + H.+i]max <--->Tn < At < min <---卜 Tn1 H J1 卜 J J[W1] ^.- ,+1]令α = max <---> ,b = min <---1 H J 1 卜 J J则Δ t+的取值区间aTQ < Δ t+ < bT0 其中。_=0，1，2，…，n-l;i = j+l，...，η;Β。= 0。
5.根据权利要求1所述的连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，其特征在于 在步骤(4)中，待测信号的周期、频率和测量分辨率通过下列方法得到(1)待测信号的周期TxΜΓ0-Δ广 ΜΓ° 2M-a-b ^ Ix =-=-=-10kf kf 2kfJxJxJx式中M为测量数据中的大值；(2)待测信号的频率仁_ 1 _ 1 _ Ikf Λ = ΤΓ= 2M-a-"b^~ = 2M-a-b h lkL(3)测量分辨率r<formula>formula see original document page 5</formula>Tx的最大绝对误差=順大绝对误胃= Vi=^0<formula>formula see original document page 5</formula>「_ ；的最大绝对误差<formula>formula see original document page 5</formula>
全文摘要
本发明涉及一种连续计数间隔标记的高分辨率频率测量方法，其主要技术特点是(1)在测量时间内获取时间上连续的数据，构成M1，M2，M3，…，Mn的测量数组；(2)对测量数组中的每一个数据及排列方式进行判断及数据校正；(3)确定关系因数的取值区间及取值；(4)计算待测频率及测量分辨率。本发明设计合理，能够对测量数组中的数据按特定的规则进行判断并对其进行校正，减少了由于输入竞争产生的输出冒险、触发器的亚稳态引起的计数误差，同时充分利用了测量数据相互关联所包含的频率信息，实现了测量分辨率与待测信号频率的高低无关，提高了测量的分辨率，减少了测量时间，降低了测量过程中待测信号频率变化引起的测量误差。
文档编号G01R23/10GK101819231SQ201010126258
公开日2010年9月1日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者张伟玉, 董晋峰 申请人:天津农学院