一種交流電頻率的精確測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種交流電頻率的精確測(cè)量方法。該方法包括以下步驟：首先初始化積分器，使積分器輸出電壓回到零，在電信號(hào)過(guò)峰值后選擇適當(dāng)時(shí)刻進(jìn)行模擬積分,記錄積分開始時(shí)間,在積分器輸出電壓再次回到零時(shí)停止積分,記錄積分結(jié)束時(shí)間,由積分開始時(shí)間和積分結(jié)束時(shí)間計(jì)算電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn),由一系列電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算電信號(hào)的頻率或周期。本發(fā)明不需要將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波，尤其適合于低頻正弦信號(hào)的頻率測(cè)量，系統(tǒng)檢測(cè)方便，硬件開銷??；系統(tǒng)的抗干擾能力較強(qiáng)；實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單合理，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。
【專利說(shuō)明】一種交流電頻率的精確測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種交流電頻率的精確測(cè)量方法,可以用于精確測(cè)量交流電的瞬時(shí)頻率，也可用于固定頻率或頻率變化不大的低頻正弦信號(hào)、三角波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)等的頻率測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]在日常生活、生產(chǎn)過(guò)程中常常需要監(jiān)測(cè)信號(hào)的頻率。在現(xiàn)有的低頻信號(hào)的頻率測(cè)量方法中，多是將低頻信號(hào)先通過(guò)整形電路形成方波，檢測(cè)方波相鄰兩個(gè)上升沿或者下降沿的時(shí)間間隔T，求倒數(shù)得出頻率，但是這種方法的抗干擾能力較差。除此之外還有一些軟件測(cè)量頻率的方法，比如:零交法、解析法、誤差最小化原理類算法、DFT類算法、正交去調(diào)制法等等。這些算法有些易于實(shí)現(xiàn)，但由于精度較低而不能投入實(shí)用；有些算法的測(cè)量效果不錯(cuò)，但由于運(yùn)算量過(guò)大也不能投入實(shí)用。業(yè)界需要的是一種可以實(shí)用且測(cè)量精度較準(zhǔn)確的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中交流電信號(hào)的頻率測(cè)量精度不夠準(zhǔn)確或者是測(cè)量過(guò)程中運(yùn)算量過(guò)大的缺點(diǎn)，提出一種交流電頻率的精確測(cè)量方法，該方法也可以用于固定頻率或頻率變化不大的低頻正弦信號(hào)、三角波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)等等的頻率測(cè)量。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明提出了一種交流電頻率的精確測(cè)量方法，該方法是首先初始化積分器，使積分器輸出電壓回到零，在電信號(hào)過(guò)峰值后選擇適當(dāng)時(shí)刻進(jìn)行模擬積分，記錄積分開始時(shí)間，在積分器輸出電壓再次回到零時(shí)停止積分，記錄積分結(jié)束時(shí)間，由積分開始時(shí)間和積分結(jié)束時(shí)間計(jì)算電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)，由一系列電信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)計(jì)算電信號(hào)的頻率或周期，具體包括以下步驟:
[0006]步驟1)，初始化積分器，使積分器輸出電壓回到零，在被測(cè)電信號(hào)的一個(gè)周波內(nèi)，采用以下兩種方式中的任意一種方式進(jìn)行模擬積分:
[0007]第①種方式:分別在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后以及在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后開始一次模擬積分，即一個(gè)周波進(jìn)行兩次模擬積分；
[0008]第②種方式:在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后開始一次模擬積分，或者在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后開始一次模擬積分，即一個(gè)周波進(jìn)行一次積分；
[0009]步驟2)，當(dāng)積分器輸出電壓再次回到零時(shí)結(jié)束積分；
[0010]步驟3)，計(jì)算過(guò)零點(diǎn)時(shí)間:設(shè)積分開始時(shí)間為Ts1、積分結(jié)束時(shí)間為Tei，在積分開始時(shí)間和積分結(jié)束時(shí)間之間存在一個(gè)過(guò)零點(diǎn)，將該過(guò)零點(diǎn)時(shí)間表示為
[0011]步驟4)，重復(fù)步驟I)至步驟3)，依次得到被測(cè)電信號(hào)的若干個(gè)過(guò)零點(diǎn)時(shí)間:[0012]Tzl, Tz2, Tz3.? ? Tzi, Tzi+1, Tzi+2.? ? Tzn，其中，i = 1、2、…n，n 為正整數(shù)；
[0013]當(dāng)采用第①種方式進(jìn)行積分時(shí):
[0014]被測(cè)電信號(hào)的周期為:Tpi=Tzi+2_Tzi或者Tpi=2X (Tzi+1_Tzi)，根據(jù)被測(cè)電信號(hào)的周期求得被測(cè)電信號(hào)的頻率
【權(quán)利要求】
1.一種交流電頻率的精確測(cè)量方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟I )，初始化積分器，使積分器輸出電壓回到零，在被測(cè)電信號(hào)的一個(gè)周波內(nèi)，采用以下兩種方式中的任意一種方式進(jìn)行模擬積分: 第①種方式:分別在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后以及在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后開始一次模擬積分，即一個(gè)周波進(jìn)行兩次模擬積分； 第②種方式:在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后開始一次模擬積分，或者在被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后開始一次模擬積分，即一個(gè)周波進(jìn)行一次積分； 步驟2)，當(dāng)積分器輸出電壓再次回到零時(shí)結(jié)束積分； 步驟3)，計(jì)算過(guò)零點(diǎn)時(shí)間:設(shè)積分開始時(shí)間為Ts1、積分結(jié)束時(shí)間為Tei，在積分開始時(shí)間和積分結(jié)束時(shí)間之間存在一個(gè)過(guò)零點(diǎn)，將該過(guò)零點(diǎn)時(shí)間表示為-J21 步驟4)，重復(fù)步驟I)至步驟3)，依次得到被測(cè)電信號(hào)的若干個(gè)過(guò)零點(diǎn)時(shí)間:Tzl，Tz2, Tz3? ? ? Tzi, Tzi+1, Tzi+2...Tzn，其中，i = 1、2、…n, n 為正整數(shù)； 當(dāng)采用第①種方式進(jìn)行積分時(shí): 被測(cè)電信號(hào)的周期為:Tpi=Tzi+2-Tzi或者Tpi=2X (Tzi+1-Tzi)，根據(jù)被測(cè)電信號(hào)的周期求得被測(cè)電信號(hào)的頻率為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流電頻率的精確測(cè)量方法，其特征在于:所述模擬積分是采用普通的運(yùn)算放大器或者其他具有積分功能的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流電頻率的精確測(cè)量方法，其特征在于:當(dāng)采用第①種方式進(jìn)行積分時(shí)，選取開始積分點(diǎn)的方案為以下任意一種:方案A.每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的任意一點(diǎn)，以及每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的任意一點(diǎn)；方案B.每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的某一個(gè)計(jì)時(shí)脈沖的上升沿或下降沿，以及每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的某一個(gè)計(jì)時(shí)脈沖的上升沿或下降沿； 當(dāng)采用第②種方式進(jìn)行積分時(shí)，選取開始積分點(diǎn)的方案為以下任意一種:方案a.每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的任意一點(diǎn)，或者每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的任意一點(diǎn)；方案b.每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)正峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的某一個(gè)計(jì)時(shí)脈沖的上升沿或下降沿，或者每當(dāng)被測(cè)電信號(hào)的周波過(guò)負(fù)峰值后未到達(dá)零點(diǎn)時(shí)的某一個(gè)計(jì)時(shí)脈沖的上升沿或下降沿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種交流電頻率的精確測(cè)量方法，其特征在于:還包括以下步驟:重復(fù)步驟I)到步驟4)，測(cè)量出被測(cè)電信號(hào)的若干個(gè)周期或頻率值，然后對(duì)得到的若干個(gè)周期或頻率值采用平均法計(jì)算出最終頻率。
【文檔編號(hào)】G01R23/02GK103575981SQ201210262718
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】戴爾晗 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)