一种频率测量方法及其测量系统与流程

本发明涉及频率测量技术领域，特别是涉及一种频率测量方法及其测量系统。

背景技术：

随着电子信息产业的发展，信号作为其最基础的元素，其频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。数字频率计作为一种最基本的频率测量仪器，以其测量精度高、速度快、操作简便、数字显示等特点被广泛应用。许多物理量(例如温度、压力、流量、液位、ph值、振动、位移、速度等)可以通过传感器转换成信号频率，用数字频率计来测量。尤其是将数字频率计与微处理器相结合，可实现测量仪器的多功能化、程控化和智能。随着现代科技的发展，基于数字式频率计组成的各种测量仪器、控制设备、实时监测系统已应用到国际民生的各个方面。

电子计数法具有测量频率高、读书直观、测量速度快以及便于实现测量过程自动化等优点。电子计数法测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。计数式数字频率计作为数字频率计中的一种，能直接计数单位时间内测试信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。这种方法测量精确度高、快速，适合不同频率、不同精确度测频的需要。

但是，现有的测量方法和测量系统一般是使用单一时钟对测试信号进行采样，若要提高测试精度则需增加采样时钟的频率或者增加采样的时间，采样频率的增加会导致成本增加，采样时间的增加会导致测试反应速度变慢。

技术实现要素：

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种频率测量方法及其测量系统。

具体地，本发明一个实施例提出的一种频率测量方法，所述频率测量方法包括：

获取n个时钟信号，同时对测试信号进行采样，其中，n个所述时钟信号的频率相同、相位不同；

根据采样得到的所述测试信号和n个所述时钟信号获取n个计数值；

根据n个所述时钟信号的频率和n个所述计数值得到所述测试信号的频率。

在本发明的一个实施例中，根据采样得到的所述测试信号和n个所述时钟信号获取n个计数值，包括：

根据采样得到的所述测试信号的周期产生使能信号；

根据所述使能信号和n个所述时钟信号获取n个计数值。

在本发明的一个实施例中，根据n个所述时钟信号的频率和n个所述计数值得到所述测试信号的频率，包括：

对n个所述计数值进行求和处理，以得到计数总和位；

根据n个所述时钟信号的频率和所述计数总和位建立频率计算模型；

根据所述频率计算模型得到所述测试信号的频率。

在本发明的一个实施例中，所述频率计算模型为：

其中，f为所述测试信号的频率，fclk为所述时钟信号的频率，s为所述计数总和位。

本发明一个实施例还提出一种频率测量系统，所述频率测量系统包括：

采样时钟模块，用于获取n个时钟信号，同时对测试信号进行采样，其中，n个所述时钟信号的频率相同、相位不同；

数据产生模块，用于根据采样得到的所述测试信号和n个所述时钟信号获取n个计数值；

数据处理模块，用于根据n个所述时钟信号的频率和n个所述计数值得到所述测试信号的频率。

在本发明的一个实施例中，所述采样时钟模块包括n个依次连接的反相器。

在本发明的一个实施例中，所述数据产生模块包括：

闸门电路，用于根据采样得到的所述测试信号的周期产生使能信号；

计数值产生模块，用于根据所述使能信号和n个所述时钟信号获取n个计数值。

在本发明的一个实施例中，所述计数值产生模块包括n个计数器。

本发明实施例，具备如下有益效果：

本发明的频率测量方法通过采用一组频率相同、相位不同时钟对被测试信号进行同时采样，从而减小了采样时间，并且提高了采样精度，增加了频率的测量精度。

本发明利用采样时钟模块产生多个时钟，然后对测试信号进行采样，提高了采样精度，且减小了采样时间，提高测试反应速度，并且每个时钟对应一个计数器在一个周期或多个周期内利用计数器进行计数，使得测试信号的频率测量精度提高。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种频率测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种频率测量系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种采样时钟模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参见图1，本发明实施例提供一种频率测量方法，该频率测量方法包括：

步骤一、获取n个时钟信号，同时对测试信号进行采样；

具体地，通过采样时钟模块产生n个时钟信号，同时根据n个时钟信号对测试信号进行采样，其中，n个时钟信号的频率相同、相位不同。

例如，测试信号可以为温度、压力、流量、液位、ph值、振动、位移、速度等。

步骤二、根据采样得到的测试信号和n个时钟信号获取n个计数值；

具体地，根据采样得到的测试信号的周期产生使能信号；

进一步，采样得到的测试信号经过闸门电路，根据测试信号的周期产生使能信号，闸门电路产生的使能信号可以是测试信号的1个周期或者多个周期。

具体地，根据使能信号和n个时钟信号获取n个计数值；

进一步地，在n个时钟信号的条件下，n个计数器在使能信号的控制下开始计数，每个计数器对应得到一个计数值，共计获得n个计数值。

步骤三、根据n个时钟信号的频率和n个计数值得到测试信号的频率；

具体地，对n个计数值进行求和处理，求和得到的结果即为计数总和位。

具体地，根据n个时钟信号的频率和计数总和位建立频率计算模型，频率计算模型为：

其中，f为测试信号的频率，fclk为时钟信号的频率，s为计数总和位。

具体地，根据频率计算模型得到测试信号的频率。

在实际应用中，如果只使用1个时钟进行对测试信号采样，采样误差则是1个时钟周期内产生的，那么时间误差为1/fclk，而本发明实施例利用n个时钟对测试信号进行采样，那么每个采样误差是1个时钟周期内产生的，那么总的采样误差是为(1/fclk)/n，则测试信号的频率测试精度响应的将提高n倍。

本发明的频率测量方法通过采用一组频率相同、相位不同时钟对被测试信号进行同时采样，并利用与时钟个数相同的计数值求取测试信号的频率，不仅减小了采样时间，还提高了采样精度，增加了频率的测量精度。

本发明利用多个时钟对测试信号进行采样，提高了采样精度，且减小了采样时间，提高测试反应速度，并且每个时钟信号对应一个计数值，使得测试信号的频率测量精度提高。

请参见图2，本发明实施例还提供一种频率测量系统，该频率测量系统包括：

采样时钟模块，用于获取n个时钟信号，同时对测试信号进行采样，其中，n个所述时钟信号的频率相同、相位不同；

具体地，通过采样时钟模块产生n个时钟信号，同时根据n个时钟信号采样时钟模块对测试信号进行采样；

进一步地，请参见图3，采样时钟模块由n个依次连接的反相器组成。

数据产生模块，用于根据采样得到的所述测试信号和n个所述时钟信号获取n个计数值；

进一步地，数据产生模块包括闸门电路和计数值产生模块；

具体地，闸门电路，用于根据采样得到的所述测试信号的周期产生使能信号；

进一步，采样得到的测试信号经过闸门电路，闸门电路根据测试信号的周期产生使能信号，闸门电路产生的使能信号可以是测试信号的1个周期或者多个周期。

具体地，计数值产生模块，用于根据所述使能信号和n个所述时钟信号获取n个计数值。

进一步地，计数值产生模块包括n个计数器。在n个所述时钟信号的条件下，n个计数器在使能信号的控制下开始计数，每个计数器对应得到一个计数值，共计获得n个计数值。

数据处理模块，用于根据n个所述时钟信号的频率和n个所述计数值得到所述测试信号的频率。

具体地，数据处理模块对n个计数值进行求和处理，求和得到的结果即为计数总和位。

具体地，数据处理模块根据频率计算模型得到所述测试信号的频率，频率计算模型为：

其中，f为测试信号的频率，fclk为时钟信号的频率，s为计数总和位。

本发明实施例的利用采样时钟模块产生多个时钟，然后对测试信号进行采样，提高了采样精度，且减小了采样时间，提高测试反应速度，并且每个时钟对应一个计数器在一个周期或多个周期内利用计数器进行计数，使得测试信号的频率测量精度提高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。