专利名称：一种交流电频率的数字化测量方法
技术领域：
本发明涉及一种交流电频率的数字化测量方法，也可以用于固定频率或频率变化不大的低频正弦信号、三角波信号等的频率测量。
背景技术：
在日常生活、生产过程中常常需要监测信号的频率，测量的频率越准确，应用的效果往往更好。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。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。但是这些算法有些易于实现但精度较低，有些算法的运算量过大。现有技术一申请号为02107167的中国专利公开了一种三相交流电频率的测量 方法和装置，通过采样电压或电流信号，求取电压或电流旋转矢量的角速度，然后再利用旋转矢量角速度折算频率。该测量装置虽然抗干扰能力强，但是缺点是利用旋转矢量角速度折算频率时需要大量复杂的运算，并且该测量装置专用于三相交流电频率测量，不能用于民用单相交流电的频率测量，更不能用于普通非三相低频信号的频率测量。现有技术二申请号201010150157的中国专利公开了一种低频率信号的频率测量方法，其实质也是一种过零点检测方法，但这种方法可能存在运算量较大的情形。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中交流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数字化测量方法，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的频率测量。本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案一种交流电频率的数字化测量方法，包括以下步骤步骤1)，对被测电信号进行采样，得到被测电信号的采样值，然后生成采样信号；步骤2)，在被测电信号的采样信号中，当被测电信号的周波过任意一个峰值后未到达零点时选择一个采样点作为第一采样点Pii,设该第一采样点Pii的采样时间为Tli,采样值为Sii ；步骤3)，当采样信号越过零点后未到达下一个峰值时，在该段采样信号中选取连续的两个采样点，即第二采样点P2i和第三采样点P3i;设这两个点的采样时间分别是T2i和T3i，采样值分别为321和331，其中采样值521和531需满足| S2i | ( Sli ( S3j ；步骤4)，将第一采样点Pli采样值的相反值所对应的点作为虚拟采样点P4”计算
虚拟采样点的虚拟发生时间^^ = Tli ++咚) ’
Tl 4- 7’4步骤5)，计算过零点时间-Jzi =~L ;
步骤6)，重复步骤2)至步骤5)得到若干个过零点时间，Tzl, Tz2, Tz3. · · Tzi, Tzi+1，Tzi+2...Tzn，其中，i = 1、2、…η，η为正整数；则被测电信号的周期Tpi=Tzi+2_Tzi或者
权利要求
1.一种交流电频率的数字化测量方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1)，对被测电信号进行采样，得到被测电信号的采样值，然后生成采样信号； 步骤2)，在被测电信号的采样信号中，当被测电信号的周波过任意一个峰值后未到达零点时选择一个采样点作为第一采样点Pli,设该第一采样点Pli的采样时间为Tli,采样值为 Sli ； 步骤3)，当采样信号越过零点后未到达下一个峰值时，在该段采样信号中选取连续的两个采样点，即第二采样点P2i和第三采样点P3i，设这两个点的采样时间分别是T2i和T3p采样值分别为321和S3i，其中采样值521和S3i需满足|S2」(Sli ( S3j ； 步骤4)，将第一采样点Pli采样值的相反值所对应的点作为虚拟采样点P4”计算虚拟 采样点的虚拟发生时间 步骤5)，计算过零点时间I步骤6)，重复步骤2)至步骤5)得到若干个过零点时间Tzl，Tz2，Tz3. . . Tzi，Tzi+1，Tzi+2...Tzn，其中，i = 1、2、…n，n为正整数；则被测电信号的周期Tpi=Tzi+2_Tzi或者Tpi=2X (Tzi+1-Tzi)，被测电信号的频率 S= 士二 T ^_7\或者= Ix(T^l-TJ)。
2.根据权利要求I所述的一种交流电频率的数字化测量方法，其特征在于步骤I)所述对被测电信号进行采样是等时间间隔采样或者是不等时间间隔采样。
3.根据权利要求I所述的一种交流电频率的数字化测量方法，其特征在于步骤I)所述的采样为对被测电信号的整周波进行采样。
4.根据权利要求I所述的一种交流电频率的数字化测量方法，其特征在于还包括依步骤2)的原则分别选取采样值不同的采样点作为第一采样点Pli,然后重复步骤3)至步骤5)进行若干次过零点计算后取平均值，得到过零点时间。
5.根据权利要求I至3中任一项所述的一种交流电频率的数字化测量方法，其特征在于还包括以下步骤重复步骤I)到步骤6)，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。
6.根据权利要求I所述的一种交流电频率的数字化测量方法，其特征在于在所述步骤3)中，当选取的第一至第三采样点的采样值符合ISZiI = ISliI = ISSiI条件时，采取以下两种处理方案中的任意一种 a),重新选取第二采样点P2i和第三采样点P3i，使得第二采样点的采样值S2i和第三采样点的采样值S3i须满足I S2,1 < I S3,1，然后继续步骤4)至步骤6)； b)，在第二采样点P2i与第三采样点P3i的采样时间区间[T2i，T3i]上任取一点作为虚拟采样点Pl所对应的虚拟采样时间T4”然后继续步骤5)至步骤6)。
7.根据权利要求6所述的一种交流电频率的数字化测量方法，其特征在于在所述方案b)中，取第二采样点P2i与第三采样点P3i的采样时间区间[T2i，T3J上的中点，计算虚 拟釆样点Pl的虚拟发生时间
全文摘要
本发明公开了一种交流电频率的数字化测量方法，针对连续的数字采样信号，在信号过正负峰值之后选取一个采样点P1，在后续的采样点中选取连续的两个点P2和P3，P2和P3的选取条件是P1采样值的负值在区间[P2采样值，P3采样值]内。则可以通过插值的方法在P2和P3所组成的线段上求取一点P4，使得P4的数值等于P1采样值的负值，同时可获取P4点的虚拟发生时间。由P1的采样发生时间和P4的虚拟发生时间计算电信号的零点，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。
文档编号G01R23/02GK102809687SQ20121026278
公开日2012年12月5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