专利名称：一种脉冲频率测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业测控技术领域，尤其涉及一种脉冲频率测量装置。
背景技术：
脉冲频率测量是工业测控中的重要领域，比如在风力发电的发电机组测试和控制中，就有较多的脉冲信号需要进行频率测量，包括风电机组核心部件的发电机的转速和变浆控制时变浆电机的转速等信息，都是通过测量与之同轴链接的光电编码器的频率信号得到的。因此，脉冲频率测量的精度，直接影响到风电机组的控制精度。常用的脉冲频率测量方法有测频法、测周法以及多周期同步法等。测频法相对测量时间较长，主要适用于高频测量；测周法相对测量速度快，主要应用于低频测量，但其存在1个测量时钟周期的固有误差，影响测试精确度；多周期同步法测试精确度相对较高，但是测试实时性随之降低。近年来，借助于嵌入式技术的不断发展，模拟内插值法、游标法以及相位补偿法等新方法，使测试精确度不断提高，但很多新方法的测试原理不易实现且成本较高。

实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种脉冲频率测量装置，能够有效地降低测量的不确定度和误差，提高了频率测量精确度，且实时性好，成本较低，易于实现。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案一种脉冲频率测量装置，包括RC延时单元、上升沿相位差检测单元、下降沿相位差检测单元、数据缓存单元、时序控制单元和嵌入式单片机，RC延时单元分别与上升沿相位差检测单元和下降沿相位差检测单元连接，数据缓存单元分别与上升沿相位差检测单元、 下降沿相位差检测单元和嵌入式单片机连接，时序控制单元与数据缓存单元连接。采用了本实用新型的技术方案，具有以下有益效果(1)相位差检测方法简单，成本低，易于实现；(2)脉冲频率测量方法实时性高，有利于满足高性能系统的实时性要求；(3)在系统测试时钟频率一定或者受限的情况下，有效的降低了频率测量的不确定度和误差，提高了测量的精度。

图1是本实用新型具体实施方式
中脉冲频率测量装置的结构示意图。图2是本实用新型具体实施方式
中脉冲频率测量框图。图3是本实用新型具体实施方式
中脉冲频率测量波形图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。[0015]本实用新型技术方案的主要思想是利用相位差检测电路和方法，测量出被测信号与测量时钟信号之间的相位差，对被测信号进行补偿，以减小测周法在脉冲频率测量时具有1个测量时钟周期误差的缺点，实现脉冲信号的频率高精度实时测量，以提高工业测控系统的测试和控制精度。图1是本实用新型具体实施方式
中脉冲频率测量装置的结构示意图。如图1所示， 该脉冲频率测量装置包括RC延时单元、上升沿相位差检测单元、下降沿相位差检测单元、 数据缓存单元、时序控制单元和嵌入式单片机。RC延时单元分别与上升沿相位差检测单元和下降沿相位差检测单元连接，数据缓存单元分别与上升沿相位差检测单元、下降沿相位差检测单元和嵌入式单片机连接，时序控制单元与数据缓存单元连接。RC延时单元储存相位差信息，当被测信号电平变化时，RC延时单元利用被测信号电平进行充电或者放电，电容电压反映出被测信号与测量时钟的相位差。上升沿相位差检测单元对被测信号上升沿时RC延时单元上电容的电压转换为数子里。下降沿相位差检测单元用于对被测信号下降沿时RC延时单元上电容的电压转换
为数字量。数据缓存单元对上升沿相位差检测单元和下降沿相位差检测单元的转换数据进行缓存，提供嵌入式单片机读取。时序控制单元用于对测量过程的时序进行控制。嵌入式单片机用于运用测量的相位差信息对被测信号进行补偿，实现脉冲频率的测量。图2是本实用新型具体实施方式
中脉冲频率测量框图。如图2所示，相位差检测步骤如下(以上升沿为例)(1)被测信号由低电平跳变为高电平，RC延时电路开始充电，Vec电压逐渐升高；(2)上升沿相位差检测单元采用并联比较型AD的原理，将Vkc与分为N段的基准电压进行比较，将VK。电压值实时转换为二进制数值Q ；(3)当测量时钟信号的上升沿到来时，时序控制单元控制数据缓存单元将转换数据Q进行锁存，并向单片机发出读取数据的信号；(4)单片机读取缓存单元的数据Q，其Q值的大小表征VK。电压的大小，同时，由电容充电电压与时间的关系，即可换算出被测信号与测量时钟之间的时间差，即二者之间的相位差；(5)利用相位差对被测信号的周期测量值进行补偿，从而提高被测信号的频率测
量精度。图3是本实用新型具体实施方式
中脉冲频率测量波形图。如图3所示，基于离散相位差检测的脉冲频率测量波形。首先对被测信号进行二分频，然后测量其高电平期间的周期，即可测得被测信号的频率。在图2所示的波形中，被测信号的周期为T = t+ '^K + ti(1)
2其中，K为对测量时钟进行双沿计数获得的测量时钟1/2周期的整倍数，tr, tf分别为被测信号上升沿和下降沿与测量时钟的相位差，且、=tcr, tf = T0/2-tcfO设测量时钟和被测信号之间的相位差为半个测量时钟时，边沿相位差检测单元输出的数字量为满量程值，及将相位差分成了 N段离散值。令、对应的转换数字量为Dp tf对应的转换数字量为Df，则被测信号周期为 Γ τ D1+NK+ Di T0
权利要求1. 一种脉冲频率测量装置，其特征在于，包括RC延时单元、上升沿相位差检测单元、下降沿相位差检测单元、数据缓存单元、时序控制单元和嵌入式单片机，RC延时单元分别与上升沿相位差检测单元和下降沿相位差检测单元连接，数据缓存单元分别与上升沿相位差检测单元、下降沿相位差检测单元和嵌入式单片机连接，时序控制单元与数据缓存单元连接。
专利摘要本实用新型公开了一种脉冲频率测量装置，包括RC延时单元、上升沿相位差检测单元、下降沿相位差检测单元、数据缓存单元、时序控制单元和嵌入式单片机，RC延时单元分别与上升沿相位差检测单元和下降沿相位差检测单元连接，数据缓存单元分别与上升沿相位差检测单元、下降沿相位差检测单元和嵌入式单片机连接，时序控制单元与数据缓存单元连接。采用了本实用新型的技术方案，能够有效地降低测量的不确定度和误差，提高了频率测量精确度，且实时性好，成本较低，易于实现。
文档编号G01R23/14GK202221447SQ201120382019
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者原美琳, 徐佳园, 汪正军, 潘磊 申请人:国电联合动力技术有限公司