一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法与流程

本发明属于传感器测量，具体涉及一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法。

背景技术：

1、加速度计是一种敏感载体线性加速度的惯性器件，也称加速度计。常用的加速度计传感器的输出为电压、电流、脉冲及通讯串口等形式。如果加速度计输出为模拟电压和电流信号，就需要采用转换电路进行模数转换，以便于后续电路的采集处理。

2、一般石英加速度计的直接测量输出通常为电流信号，一般需要if转换电路将电流信号转换为脉冲串，现有的if转换电路通常会提供与测量最大值(量程)相关的加速度基准脉冲输出(例如256khz)，基准脉冲是一种参考基准信号，加速度测量脉冲与基准脉冲的上升沿和下降沿重合，测量脉冲数量不超过基准脉冲数量，也就是说测量脉冲最高为256khz，最小可能为零。加速度计脉冲输出在测量应用方面存在一些不足之处，主要是脉冲表示加速度值不直接，特别是在小加速度输入时，实时输出加速度值(例如1ms)因脉冲数量稀少导致直接计算加速度值误差极大，虽然采集系统通过长时间(1s)积分计算可获得较精确加速度数值，但对于高动态的测量系统就存在无法直接精确输出加速度测量值的现象。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，以解决加速度输出脉冲在低g值段不能高动态直接精确测量问题。

2、本发明的目的是通过以下技术手段实现的，一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，包括以下步骤：

3、步骤一、将属于加速度计时序系统信号同步转换到采集处理系统的时钟时序，加速度计时序系统信号包括加速度输出脉冲fx和加速度基准脉冲f0，将加速度输出脉冲fx和加速度基准脉冲f0转化为能够在采集处理系统进行计算的信号，加速度输出脉冲fx转化后记为fx，加速度基准脉冲f0转化后记为f0；

4、步骤二、产生1ms的定时脉冲作为采集处理系统的数据采集处理周期同步信号，当f0信号的累计计数时间到达1ms时，输出f1ms定时脉冲；

5、步骤三、对采集处理周期内对待测加速度输出脉冲序列进行高频同步计数，得到fxsn；

6、步骤四、用高频脉冲对加速度输出脉冲序列按采集处理周期计数，以步骤三的方法对fx加速度输出脉冲序列信号fx1、fx2……的间隔用时钟fsys进行计数，在每ms采集处理周期结束时刻计算输出与加速度值相关联的脉冲计数值fxs1、fxs2……、fxsn、……，fsys为采集处理系统的时序基准时钟；

7、步骤五、计算当前采集处理周期的测量输出加速度值，测量输出加速度值其中axn第nms的测量输出加速度值，k为加速度标度系数，fxsn为第nms的高频同步计数值，g最大是当加速度计输出脉冲数最大值对应的加速度g。

8、所述步骤一中转化为能够在采集处理系统进行计算的信号具体方法为：监测加速度输出脉冲fx信号的上升沿，若有上升沿则输出一个fsys周期的脉冲作为fx信号；监测加速度基准脉冲f0信号的上升沿，若有上升沿则输出一个fsys周期的脉冲作为f0信号。

9、所述步骤二中，计数时间到达1ms的确定方法为：根据f0信号频率，计算第n个f0信号脉冲的计数时间为1ms，通过时钟fsys同步触发对f0信号进行计数，判断当计数值达到n时输出f1ms定时脉冲。

10、所述步骤三中进行高频同步计数的具体方法为：

11、(1)在第nms采集处理周期内出现≥2个加速度输出脉冲fx的情况，每个加速度输出脉冲触发后高频脉冲计数值保存，高频脉冲计数器清零并立即重新开始计数，在第nms结束时刻，用最后一次的脉冲计数保存值作为第nms的测量加速度输出脉冲计数值fxsn输出，同时将当前高频脉冲计数值作为本次时间间隔的保留脉冲计数值fxsr保存；

12、(2)在第nms采集处理周期内仅出现1个加速度输出脉冲fx的情况，这个加速度输出脉冲触发后高频脉冲计数值保存，高频脉冲计数器清零并立即重新开始计数，在第nms结束时刻，用第nms内的高频脉冲计数保存值加上第n-1ms的保留脉冲计数值fxsr作为第nms的fxsn，同时将当前高频脉冲计数值作为第nms的保留脉冲计数值fxsr保存；

13、(3)在第nms采集处理周期没有加速度输出脉冲fx的情况，在第nms结束时刻，用1ms内fsys脉冲数量值加上第n-1ms的保留脉冲计数值fxsr作为第nms的fxsn，同时将fxsn作为第nms的保留脉冲计数值fxsr保存。

14、所述步骤三中，若fxsn≥100m时，强制fxsn＝100m。

15、本发明的有益效果在于：通过高频，即大于被测最高脉冲100倍以上的计数方式，对待测加速度输出脉冲序列信号进行计数，在周期内计算出高精度和高分辨率的输出加速度数值。

技术特征：

1.一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，其特征在于：所述步骤一中转化为能够在采集处理系统进行计算的信号具体方法为：监测加速度输出脉冲fx信号的上升沿，若有上升沿则输出一个fsys周期的脉冲作为fx信号；监测加速度基准脉冲f0信号的上升沿，若有上升沿则输出一个fsys周期的脉冲作为f0信号。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，其特征在于：所述步骤二中，计数时间到达1ms的确定方法为：根据f0信号频率，计算第n个f0信号脉冲的计数时间为1ms，通过时钟fsys同步触发对f0信号进行计数，判断当计数值达到n时输出f1ms定时脉冲。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，其特征在于：所述步骤三中进行高频同步计数的具体方法为：

5.根据权利要求4所述的一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，其特征在于：所述步骤三中，若fxsn≥100m时，强制fxsn＝100m。

技术总结
本发明的目的提供一种脉冲输出加速度计数据的高频同步采集方法，包括将属于加速度计时序系统信号同步转换到采集处理系统的时钟时序，产生1ms的定时脉冲作为采集处理系统的数据采集处理周期同步信号，对采集处理周期内对待测加速度输出脉冲序列进行高频同步计数，用高频脉冲对加速度输出脉冲序列按采集处理周期计数，计算当前采集处理周期的测量输出加速度值。通过高频，即大于被测最高脉冲100倍以上的计数方式，对待测加速度输出脉冲序列信号进行计数，在周期内计算出高精度和高分辨率的输出加速度数值。

技术研发人员：田新兴,王凯,王健,张小莉,李可心
受保护的技术使用者：中船重工西安东仪科工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19