一种高性价比高精度频率检测方法及系统

本公开涉及频率检测相关，具体的说，是涉及一种高性价比高精度频率检测方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

2、工程实践中频率是需要检测的重要物理量。随着控制系统的复杂度和精度要求越来越高，对于频率测量的精度也提出了更高的要求。常用的频率测量方法有两类，m法和t法。m法是规定一个用于产生给定时间间隔的参考时钟，测量给定时间内的待测信号脉冲个数，通过脉冲个数与给定时间的商得到被测信号的频率；t法同样规定一个参考时钟，利用参考时钟测量脉冲信号的周期，然后计算周期的倒数得到被测信号的频率。

3、发明人在研究中发现，m法和t法存在的固有问题，当待测信号频率不是参考时钟的整数倍，或者当待测信号上升沿与参考时钟上升沿不对齐时，待测信号的频率测量精度无法满足需求。

4、随着测量技术和数字信号处理理论的发展，出现了fft测频法、游标法、模拟内插法等。fft计算可以实现被测信号从时域到频域的转换，从而获得频率、相位等信息，但是fft测频法的缺点是算法复杂、计算量大；游标法和模拟内插法是提高在起始采样点和终止采样点处的测量精度，从而提高频率的测量精度，但实现这两种方法的仪器价格昂贵，性价比较低。

技术实现思路

1、本公开为了解决上述问题，提出了一种高性价比高精度频率检测方法及系统，针对被测信号与参考信号不对齐的情况，基于移相检测以及串并转换大大提高了被测信号的检测精度。

2、为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

3、一个或多个实施例提供了一种高性价比高精度频率检测方法，包括如下步骤：

4、将获取的待测信号转换为脉冲形式的被测信号；

5、获取设定相位差的多路高频时钟信号；

6、将高频时钟信号进行分频处理，转换为参考时钟信号；

7、采用串并转换方法，检测被测信号的相邻周期两个上升沿时刻或者下降沿时刻，并输出相应的多位并行检测数值；

8、将采用多路高频时钟信号进行串并转换方法检测后输出的多位并行检测数值，按照相位关系进行合并，得到组合后的并行检测数值，计算被测信号的频率值。

9、一个或多个实施例提供了一种高性价比高精度频率检测系统，包括信号采集器以及处理器；

10、信号采集器用于对被测信号进行采集；

11、处理器被配置为执行上述的一种高性价比高精度频率检测方法。

12、一个或多个实施例提供了一种高性价比高精度频率检测系统，包括：

13、高速比较单元：被配置为用于将获取的待测信号转换为脉冲形式的被测信号；

14、pll模块：被配置为用于获取设定相位差的多路高频时钟信号；

15、分频模块：被配置为用于将高频时钟信号进行分频处理，转换为参考时钟信号；

16、串并转换模块：被配置为用于采用串并转换方法，检测被测信号的相邻周期两个上升沿时刻或者下降沿时刻，并输出相应的多位并行检测数值；

17、移相数据合并模块：被配置为用于将采用多路高频时钟信号进行串并转换方法检测后输出的多位并行检测数值，按照相位关系进行合并，得到组合后的并行检测数值；

18、计算单元，根据组合后的并行检测数值，计算被测信号的频率值。

19、一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述方法所述的步骤。

20、一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法所述的步骤。

21、与现有技术相比，本公开的有益效果为：

22、本公开采用串并转换方法将对频率的检测转换为数字信号，通过数字信号进行计数能够识别被测信号的频率，提高了检测精度，同时针对被测量信号的上升沿与参考信号不对齐的情况，通过多路设定移相角度的高频时钟信号，实现了上升沿位置的更准确识别，从而提高了频率的检测精度。

23、相比于传统的m法或t法测量频率，采用移相串并转换思想进行测量信号的频率检测，可以将被测信号的频率精度至少提高16倍；比fft测频法减少了算法复杂度，有利于软件编程实现和工程应用；对比游标法和插值法极大降低了设备的复杂度，降低了成本。

24、本公开的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。

技术特征：

1.一种高性价比高精度频率检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种高性价比高精度频率检测方法，其特征在于：多路高频时钟信号的移相角度与高频时钟路数的乘积等于360°。

3.如权利要求1所述的一种高性价比高精度频率检测方法，其特征在于，串并转换方法为：将参考时钟信号与高频时钟信号对齐，采用高频时钟信号对被测信号进行检测，高频时钟信号的上升沿或下降沿对应被测信号高电平时输出数值a，对应低电平输出数值b；检测被测信号一个或多个周期，输出相应的多位并行检测数值。

4.如权利要求3所述的一种高性价比高精度频率检测方法，其特征在于：高频时钟信号的上升沿或下降沿对应被测信号高电平时输出数值a为1，对应低电平输出数值b为0。

5.如权利要求1所述的一种高性价比高精度频率检测方法，其特征在于，按照相位关系进行合并的方法，具体为：以上升沿位置时刻或以下降沿位置时刻为基准时刻，将多路高速时钟信号对应的串并转换的输出结果对齐，将对齐后的输出结果按照数据的高低位进行组合。

6.如权利要求1所述的一种高性价比高精度频率检测方法，其特征在于：根据组合后的并行检测数值，并行检测数值的相邻位数的检测间隔时间以及参考时钟计数器的值，计算待测信号的周期值，根据周期与频率的关系得到待测信号频率值。

7.一种高性价比高精度频率检测系统，其特征在于：包括信号采集器以及处理器；

8.一种高性价比高精度频率检测系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-6任一项方法所述的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-6任一项方法所述的步骤。

技术总结
本公开涉及频率检测技术领域，提出了一种高性价比高精度频率检测方法及系统，方法包括：将获取的待测信号转换为脉冲形式的被测信号；获取设定相位差的多路高频时钟信号；将高频时钟信号进行分频处理，转换为参考时钟信号；采用串并转换方法，检测被测信号的相邻周期两个上升沿时刻或者下降沿时刻，并输出相应的多位并行检测数值；将采用多路高频时钟信号进行串并转换方法检测后输出的多位并行检测数值，按照相位关系进行合并，得到组合后的并行检测数值，根据计算被测信号的频率值。本公开采用串并转换方法融合移相检测，针对被测量信号与参考信号不对齐的情况，实现了上升沿位置的更准确识别，从而提高了频率的检测精度。

技术研发人员：柴锦,张庆,李东辕,焦绪丽,侯嘉瑞
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13