一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及红外线轴温探测系统自动检测领域，具体涉及一种红外线轴温探测系 统音频通道频率测量方法。
【背景技术】
[0002] 铁路系统广泛采用红外线轴温探测系统对车辆轴温进行实时监测。系统主要由红 外主机、音频通道和监测中心组成，有效预防了车辆热切轴，在保障行车安全方面取得了良 好效果，发挥了重要作用。
[0003] 红外线轴温探测系统通讯协议往往是不公开的，即使获取了音频信号解码数据， 也不能得知数据含义，无法判定系统是否故障。通过测量音频信号频率，可以获取线路状 态，为故障判定提供依据。
[0004] 目前频率测量方法主要有时域测频法和频域测频法两种。时域测频法一般使用微 处理器，如单片机，进行过零周期检测，然而单片机工作频率偏低，计数频率不高，导致测量 精度较差。频域测频法采用频谱分析技术，如快速傅立叶变换(FFT)，但是FFT需要整周期采 样，而音频信号属于非线性调制，难以对所有成分都进行整周期采样，不能满足要求。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种红外线轴温探测系统音频通道频 率测量方法，使用现场可编程门阵列(FPGA)测量信号频率，减小测量误差，提高测量精度， 实时监测信号频率，为故障判定提供依据。
[0006] 本发明是红外热轴通道监视诊断系统的扩展和延伸，该系统内容详见实用新型 《一种红外热轴通道监视诊断系统》，专利号:ZL 2014 2 0533301.6。
[0007] 通过以下技术方案实现，一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，其特 征在于，以红外热轴通道监视诊断系统为基础，在分析诊断设备与监测终端上分别设置频 率测量模块，所述频率测量模块包括整形电路、FPGA测量模块和控制计算模块，所述整形电 路接收音频信号进行整形后输出至FPGA测量模块;所述FPGA测量模块采用多周期同步测量 技术测量标准时钟信号和输入待测信号个数，并送至控制计算模块;所述控制计算模块接 收标准时钟信号和输入待测信号个数，计算输入待测信号频率。
[0008] 作为上述技术方案的优选，所述整形电路使用高速比较器构成滞回比较器电路， 将音频信号转换为矩形波信号。
[0009] 作为上述技术方案的优选，所述FPGA测量模块包括锁相环倍频模块、延时消抖模 块、预置门设置模块、测量计数模块和串口通信模块，所述锁相环倍频模块对系统时钟信号 进行倍频，输出更高频率时钟信号，作为标准时钟信号，标准时钟信号分别输入延时消抖模 块、预置门设置模块和测量计数模块;所述延时消抖模块对输入待测信号进行处理，去除信 号毛刺，减小测量误差，并将处理后信号输入至预置门设置模块和测量计数模块;所述预置 门设置模块测量标准时钟信号和输入待测信号个数，确定闸门时间，并将闸门时间控制信 号输入至测量计数模块;所述测量计数模块在闸门时间控制下，测量标准时钟信号和输入 待测信号个数，并将测量计数结果输入至串口通信模块;所述串口通信模块将标准时钟信 号和输入待测信号个数传送至控制计算模块。
[0010] 作为上述技术方案的优选，所述控制计算模块的具体工作流程如下：
[0011] (1)开始；
[0012] (2)初始化包括系统时钟、输入输出接口；
[0013 ] (3)下发读取数据指令至FPGA测量模块；
[0014] (4)接收标准时钟信号和输入待测信号个数；
[0015] (5)计算输入待测信号频率；
[0016] (6)返回步骤(3)。
[0017] 有益效果：
[0018]本发明提供了一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，使用FPGA测量信 号频率，减小测量误差，提高测量精度，实时监测信号频率，为故障判定提供依据。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明系统结构示意图；
[0020] 图2是本发明频率测量模块结构框图；
[0021] 图3是本发明FPGA测量原理图；
[0022]图4是本发明FPGA测量时序图；
[0023]图5是本发明FPGA测量模块结构框图；
[0024]图6是本发明频率测量流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。本实施例以本发明技术 方案为前提进行实施，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0026] 如图1所示，红外线轴温探测系统包括探测站、音频通道、监测中心和监控机房，探 测站设置有红外主机，红外主机通过调制解调器连接音频通道;音频通道设置有接线盒和 配线架，接线盒连接探测站，配线架接入监测中心;监测中心设置有调制解调器，监控机房 设置有监控主机，配线架通过调制解调器连接监控主机。红外热轴通道监视诊断系统包括 监测终端、分析诊断设备和监视诊断平台。
[0027] 监测终端部署在探测站，连接音频通道，对其进行监测;分析诊断设备部署在监测 中心，接入音频通道，并与监控网络相连;监视诊断平台部署在监控机房，与监控网络相连。
[0028] 频率测量模块是监测终端和分析诊断设备的重要组成部分，可获取红外线轴温探 测系统线路信号频率，为系统故障判定提供依据。
[0029] 如图2所示，频率测量模块包括整形电路、FPGA测量模块和控制计算模块。
[0030] 整形电路使用高速比较器构成滞回比较器电路，将音频信号转换为矩形波信号。 矩形波信号有抖动现象，输入FPGA测量模块后，编写延时消抖程序，校正信号。
[0031] FPGA测量模块采用多周期同步测量技术，闸门时间与输入待测信号同步。测量频 率相对误差仅与闸门时间和标准时钟信号频率有关，与输入待测信号频率无关，实现等精 度测量。
[0032] 控制计算模块接收FPGA测量模块上传的标准时钟信号和输入待测信号个数，计算 输入待测信号频率。根据音频信号频率，可判定红外线轴温探测系统是否发生故障。
[0033] 如图3所示，触发器D端连接预置闸门控制信号，CLK端连接输入待测信号，CLR端连 接清零信号，Q端输出实际闸门控制信号。
[0034] SCNT和XCNT是两个高速计数器，SENA和XENA是使能端，连接实际闸门控制信号； SCLK和XCLK是输入端，分别连接标准时钟信号和输入待测信号;SCLR和XCLR是清零端，连接 清零信号;S0UT和X0UT是输出端，输出计数结果。
[0035] 尚未测频时，预置闸门控制信号低电平，实际闸门控制信号低电平，两个计数器不 工作。测频前，清零信号将触发器和两个计数器清零。
[0036] 开始测频时，预置闸门控制信