一种交流电频率的精确测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种交流电频率的精确测量方法。该方法包括以下步骤：首先初始化积分器，使积分器输出电压回到零，在电信号过峰值后选择适当时刻进行模拟积分,记录积分开始时间,在积分器输出电压再次回到零时停止积分,记录积分结束时间,由积分开始时间和积分结束时间计算电信号的过零点,由一系列电信号的过零点计算电信号的频率或周期。本发明不需要将低频信号转换成方波，尤其适合于低频正弦信号的频率测量，系统检测方便，硬件开销小；系统的抗干扰能力较强；实现起来简单合理，数据准确、可靠。
【专利说明】一种交流电频率的精确测量方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种交流电频率的精确测量方法,可以用于精确测量交流电的瞬时频率，也可用于固定频率或频率变化不大的低频正弦信号、三角波信号、锯齿波信号等的频率测量。
【背景技术】
[0002]在日常生活、生产过程中常常需要监测信号的频率。在现有的低频信号的频率测量方法中，多是将低频信号先通过整形电路形成方波，检测方波相邻两个上升沿或者下降沿的时间间隔T，求倒数得出频率，但是这种方法的抗干扰能力较差。除此之外还有一些软件测量频率的方法，比如:零交法、解析法、误差最小化原理类算法、DFT类算法、正交去调制法等等。这些算法有些易于实现，但由于精度较低而不能投入实用；有些算法的测量效果不错，但由于运算量过大也不能投入实用。业界需要的是一种可以实用且测量精度较准确的方法。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中交流电信号的频率测量精度不够准确或者是测量过程中运算量过大的缺点，提出一种交流电频率的精确测量方法，该方法也可以用于固定频率或频率变化不大的低频正弦信号、三角波信号、锯齿波信号等等的频率测量。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0005]本发明提出了一种交流电频率的精确测量方法，该方法是首先初始化积分器，使积分器输出电压回到零，在电信号过峰值后选择适当时刻进行模拟积分，记录积分开始时间，在积分器输出电压再次回到零时停止积分，记录积分结束时间，由积分开始时间和积分结束时间计算电信号的过零点，由一系列电信号的过零点计算电信号的频率或周期，具体包括以下步骤:
[0006]步骤1)，初始化积分器，使积分器输出电压回到零，在被测电信号的一个周波内，采用以下两种方式中的任意一种方式进行模拟积分:
[0007]第①种方式:分别在被测电信号的周波过正峰值后以及在被测电信号的周波过负峰值后开始一次模拟积分，即一个周波进行两次模拟积分；
[0008]第②种方式:在被测电信号的周波过正峰值后开始一次模拟积分，或者在被测电信号的周波过负峰值后开始一次模拟积分，即一个周波进行一次积分；
[0009]步骤2)，当积分器输出电压再次回到零时结束积分；
[0010]步骤3)，计算过零点时间:设积分开始时间为Ts1、积分结束时间为Tei，在积分开始时间和积分结束时间之间存在一个过零点，将该过零点时间表示为
[0011]步骤4)，重复步骤I)至步骤3)，依次得到被测电信号的若干个过零点时间:[0012]Tzl, Tz2, Tz3.? ? Tzi, Tzi+1, Tzi+2.? ? Tzn，其中，i = 1、2、…n，n 为正整数；
[0013]当采用第①种方式进行积分时:
[0014]被测电信号的周期为:Tpi=Tzi+2_Tzi或者Tpi=2X (Tzi+1_Tzi)，根据被测电信号的周期求得被测电信号的频率
【权利要求】
1.一种交流电频率的精确测量方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤I )，初始化积分器，使积分器输出电压回到零，在被测电信号的一个周波内，采用以下两种方式中的任意一种方式进行模拟积分: 第①种方式:分别在被测电信号的周波过正峰值后以及在被测电信号的周波过负峰值后开始一次模拟积分，即一个周波进行两次模拟积分； 第②种方式:在被测电信号的周波过正峰值后开始一次模拟积分，或者在被测电信号的周波过负峰值后开始一次模拟积分，即一个周波进行一次积分； 步骤2)，当积分器输出电压再次回到零时结束积分； 步骤3)，计算过零点时间:设积分开始时间为Ts1、积分结束时间为Tei，在积分开始时间和积分结束时间之间存在一个过零点，将该过零点时间表示为-J21 步骤4)，重复步骤I)至步骤3)，依次得到被测电信号的若干个过零点时间:Tzl，Tz2, Tz3? ? ? Tzi, Tzi+1, Tzi+2...Tzn，其中，i = 1、2、…n, n 为正整数； 当采用第①种方式进行积分时: 被测电信号的周期为:Tpi=Tzi+2-Tzi或者Tpi=2X (Tzi+1-Tzi)，根据被测电信号的周期求得被测电信号的频率为
2.根据权利要求1所述的一种交流电频率的精确测量方法，其特征在于:所述模拟积分是采用普通的运算放大器或者其他具有积分功能的器件来实现。
3.根据权利要求1所述的一种交流电频率的精确测量方法，其特征在于:当采用第①种方式进行积分时，选取开始积分点的方案为以下任意一种:方案A.每当被测电信号的周波过正峰值后未到达零点时的任意一点，以及每当被测电信号的周波过负峰值后未到达零点时的任意一点；方案B.每当被测电信号的周波过正峰值后未到达零点时的某一个计时脉冲的上升沿或下降沿，以及每当被测电信号的周波过负峰值后未到达零点时的某一个计时脉冲的上升沿或下降沿； 当采用第②种方式进行积分时，选取开始积分点的方案为以下任意一种:方案a.每当被测电信号的周波过正峰值后未到达零点时的任意一点，或者每当被测电信号的周波过负峰值后未到达零点时的任意一点；方案b.每当被测电信号的周波过正峰值后未到达零点时的某一个计时脉冲的上升沿或下降沿，或者每当被测电信号的周波过负峰值后未到达零点时的某一个计时脉冲的上升沿或下降沿。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种交流电频率的精确测量方法，其特征在于:还包括以下步骤:重复步骤I)到步骤4)，测量出被测电信号的若干个周期或频率值，然后对得到的若干个周期或频率值采用平均法计算出最终频率。
【文档编号】G01R23/02GK103575981SQ201210262718
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】戴尔晗 申请人:南京邮电大学