基于低频方波信号频率预测的信号频率实时测量方法
【专利摘要】基于低频方波信号频率预测的信号频率实时测量方法：1)获取被测方波信号；2)测量并记录方波信号的起始时刻和时间宽度；3)采用线性拟合预测法或二次拟合预测法，获得被测信号的频率线性拟合公式或频率二次拟合公式；4)实时计算并输出预测频率；5)判断是否获取到新信号，若获取到新信号，返回步骤2)，否则返回步骤4)。本发明采用预测值代替测量值作为输出值，预测值能够补偿测量值存在的滞后误差，从而提高实时频率测量精度，并且不降低稳态频率的测量精度，不占用额外的定时器，计算量小，同时不会增加频率测试设备的硬件成本。
【专利说明】基于低频方波信号频率预测的信号频率实时测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号测试【技术领域】，特别是一种信号频率实时测量方法。
【背景技术】
[0002]在频率测量设备中，信号经过传感器感知、调理电路整形、处理器采集和计算等环节得到测量值，因为每个环节都需要时间，所以测量值在时间上滞后于实际值，当实际频率不断变化时，测量值就会因时间滞后而产生滞后误差。目前的频率测试仪和转速表等频率测量设备都是以测量值作为输出值，因此也存在滞后误差。
[0003]目前的单片机和数据采集卡的定时器时钟频率通常在几十MHz，除通信领域外，在大多数控制系统中，被测信号为频率低于IOOKHz的方波信号，与定时器频率相比，被测信号为低频信号，一般采用测周法来测量频率。对于测周法，在每个方波上升沿(或下降)沿测量一次方波时间宽度，更新并输出测量值，平均滞后时间为半个方波时间宽度，在下一个上升沿(或下降沿)到来之前，保持输出值不变，因此输出值的曲线呈阶梯状，没有准确反映实际频率的变化趋势。
[0004]本发明的目的就是提出了一种更加实时、准确测量低频方波信号频率的方法，补偿现有的测周法存在的滞后误差，可用于频率仪和转速表等具有低频信号频率测量功能的设备。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是提供一种基于低频方波信号频率预测的信号频率实时测量方法，它补偿现有的测周法存在的滞后误差，显著提高了测得信号频率的实时性和准确性。
[0006]本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下:
[0007]I)获取被测方波信号；
[0008]2)测量并记录被测方波信号每个方波的起始时刻和时间宽度；
[0009]3)根据被测方波信号已测方波的起始时刻和时间宽度，采用线性拟合预测法或二次拟合预测法，获得被测方波信号的频率线性拟合公式或频率二次拟合公式；
[0010]4)根据频率线性拟合公式或频率二次拟合公式，实时计算并输出下一个方波信号到来之前的信号预测频率；或改为:在新的方波信号到来之前，实时计算并输出信号预测频率；
[0011]5)判断是否获取到新信号，若获取到新信号，返回步骤2)，否则返回步骤4)。
[0012]进一步，步骤3)中所述线性拟合预测法的具体方法如下:
[0013]在第η个方波的起始时刻tn，获取已测最近2个方波的起始时刻V1、tn_2和方波时间宽度W1和tn_1-tn_2，设用于预测频率的线性拟合公式为
[0014]f (t) = at+b (I)
[0015]式中，a和b为系数；[0016]在V1时刻，可计算出[tn_2，tn_J时间段的平均频率为
【权利要求】
1.基于低频方波信号频率预测的信号频率实时测量方法，其特征在于，具体步骤如下: 1)获取被测方波信号； 2)测量并记录被测方波信号每个方波的起始时刻和时间宽度； 3)根据被测方波信号已测方波的起始时刻和时间宽度，采用线性拟合预测法或二次拟合预测法，获得被测方波信号的频率线性拟合公式或频率二次拟合公式； 4)根据频率线性拟合公式或频率二次拟合公式，实时计算并输出下一个方波信号到来之前的信号预测频率； 5)判断是否获取到新信号，若获取到新信号，返回步骤2)，否则返回步骤4)。
2.如权利要求1所述的基于低频方波信号频率预测的信号频率实时测量方法，其特征在于，步骤3)中所述线性拟合预测法的具体方法如下: 在第η个方波的起始时刻tn，获取已测最近2个方波的起始时刻tn_1、tn_2和方波时间宽度tn-tn_i和tn_1-tn_2，设用于预测频率的线性拟合公式为f (t) = at+b (I) 式中，a和b为系数； 在V1时刻，可计算出[tn_2，tn_J时间段的平均频率为
3.如权利要求1所述的基于低频方波信号频率预测的信号频率实时测量方法，其特征在于，步骤3)中所述二次拟合预测法的具体方法如下: 在第η个方波的起始时刻tn，获取已测最近3个方波的起始时刻tn_1、tn_2、tn_3和方波时间宽度Wp tn_rtn_2和tn_2-tn_3，设用于预测频率的二次拟合公式为f (t) = at2+bt+c (3) 式中，a、b和c为系数； 取最近3个方波进行分析，f(t)在每个方波宽度内满足以下关系式:
【文档编号】G01R23/02GK104007312SQ201410279693
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】郝允志, 林毓培, 周黔 申请人:西南大学