基于FPGA的快速、高精度自适应测频法

在某些对测频精度要求较高的场合,如惯导系统的信号测量,人工采用计数器测频法存在着耗时长、更换通道步骤繁琐、测量不方便的缺陷。本文给出一种用FPGA编程替代计数器的自适应测频方法,该方法可在宽频段（0.1Hz-200KHz范围内）实现同时、连续对多个通道快速、高精度测量,并能根据被测频率的变化自动实时输出测量结果,大大简化了测频步骤、节省了测量时间。使用此方法研制的某惯导信号测频系统经实际测量检验精度达到10~（-7）。     

动态频率测量的滞后误差分析及改进方法

采用常规方法测量动态频率时会产生滞后误差,该误差与被测信号的频率变化率以及测量结果的更新间隔时间成正比。为了降低滞后误差,对3种常规的频率测量方法进行改进研究。改进测周法,提出了周期跟踪法,当测量信号周期的定时器计时值超过上一个信号周期时,将定时器计时值作为信号周期并实时更新测量结果,从而缩短测量结果的更新间隔时间以降低滞后误差;改进多周期同步法,提出了分步移动式多周期同步法,在信号边沿中断程序中记录信号周期,并根据最近的若干个信号周期记录来计算信号频率,将测量结果的更新周期由多个信号周期缩短为单个信号周期,滞后误差最多可降低约2/3;改进计数法,提出了分步移动式计数法,采用计数器对信号数进行连续计数,将用于统计信号数的计时时间的1/n设置为定时器中断周期,在定时器中断程序中读取并记录计数器数值,根据最新记录的n个计数器数值来计算信号频率,将测量结果的更新间隔时间缩短为计数法的1/n,滞后误差最多可降低约2/3。     

一种精确频率测量仪设计

本文主要论述了采用CPLD的设计方法,在数字系统中设计精确测量频率测量仪在采样时间内同时对标准频率信号和被测频率信号计数,采样完成后,把二者的计数值相比,再乘以标准频率就可以得到被测频率的精确值.采用这种设计方法,系统的软硬件结构简单、开发周期快、测量精度高.     

基于数字锁相环的FPGA多通道频率测量系统设计

针对传统频率测量电路复杂、采集速度较慢的问题,基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列),采用全数字锁相环对待测量信号进行倍频,辅以自适应时钟模块、计数模块和串口接收发送模块,设计了多通道频率测量系统,从而达到精简电路并实现对多路待测信号的快速精准测量。实验结果表明,对于100 Hz~10 MHz频率的稳定信号,测量时间仅为100 ms,与标准频率计相比,相对误差<0.5 ppm(1 ppm=10-6)。可用于多路频率信号的实时采集测量。     

简易多功能计数器的设计

设计了一个简易多功能计数器,由89C52单片机控制。配合相应的测量电路以及相应的软件,实现对频率、周期和时间间隔,被测信号峰值、温度等的测量,可记录10个历史数据,且具有掉电保持功能。其主要电路包括电平电路、时基电路、测频电路、测周电路、测温电路,键盘输入电路,显示电路等,信号输入后先自动判断频率的范围,然后选择需要的测量电路.通过单片机对数据进行处理,在误差允许的范围内显示各个测量值。     

基于LabVIEW的低频信号频率测量

在对汽车底盘实验台架变速箱的输出轴进行转速测量时,通过测取霍尔传感器输出的脉冲信号的频率得到转速值,而使用LabVIEW内部子VI无法准确测量低于1Hz的信号的频率。为解决这一问题,提出了用测波峰之间时间和测时间段内波峰数两种方法测量低频信号的频率。使用仿真信号比较了两种方法测量的准确性,结果表明,用测波峰之间时间的方法得到的测量结果更为准确。用该方法对变速箱输入输出轴转速进行了测量,得到了比较满意的结果。     

频率测量及其Verilog HDL的实现方法

测量频率的方法有直接测量和间接测量两种。直接测量是测量给定的时间内被测信号的周期个数，直接测量精度随着测量的频率而变化。间接测量是通过测量被测信号的整数个周期内所占用的时间间接求出频率，具有等精度的特点。测量电路的硬件可用单片机、CPLD及外部电路构成，核心电路由CPLD实现，CPLD功能由VerilogHDL语言来描述。     

D触发器实现差频的输出特性分析

在对频率输出的传感器测量中,经常碰到的一个问题是如何高精度测量由测量参数引起的小频率增量问题。许多研究使用D触发器得到待测的可变频率和参考的固定频率的差频。通过理论分析,对D触发器用于差频时的输出特性进行了研究。结果表明：即使两输入信号的频率固定,D触发器差频输出的周期不唯一。如果一个时钟信号周期的误差不影响到测量精度,D触发器可作为两信号的差频器件。实际应用时,参考信号的频率应大于待测信号频率的最大值,并将其接在“CLK”端。     

新型智能测速仪研制

介绍一种基于８９Ｃ５１单片机系统的新型智能测速仪的测量原理、硬件组成和软件设计。该仪表采用了一种新的自动测速方法;在高速时,运用闸门时间自动调整的电子计数器测频法;在低速时,运用被测信号周期自动调整的电子计数器测周法,在宽量程度范围内实现了高精度、实时快速测量。     

基于NiosⅡ的FPGA频率计设计与实现

文中主要介绍一种以FPGA器件为控制核心的高精度数字频率计,其中待测信号经过输入缓冲电路,由FPGA采集并计数处理,最终测量结果显示在触摸彩屏液晶上。设计基于NiosⅡ,把采集部分和控制部分很好地融合在一起,辅之等精度测频法、多周期测时间间隔法和多周期测占空比法,从而达到精确、实时测量的目的。经试验验证,该系统能实现对输入频率从1 Hz~200 MHz周期信号的周期、频率、占空比和时间间隔的测量,测量精度优于10-7,稳定性和实时性好。     

基于MSP430单片机的高精度频率测量方法

传统数字测频方法精度差、测量范围有限,针对这些问题,介绍了一种改进的多周期频率测量方法。该方法以MSP430为核心控制器件,利用定时器模块调整测频时间并控制时间闸门的开启,在测频时间内对被测信号和标准信号同时计数,利用程序算法计算被测信号标准脉冲频率值。不仅解决了测频精度问题,使得最大相对误差不超过0.01%,而且扩大了量程范围。通过实验验证了该方法的正确性。     

微控制器PCA模块测频法的研究与实现

本文提出的PCA模块测频法不仅消除了一般电子计数器测频法"±1个字误差”,而且由于实现PCA模块测频法的PCA模块测频时钟由高位软件计数器和低位硬件计数器构成,在测量低频频率量时,其高位软件计数器的位数可以任意设置,因而有效地克服了一般电子计数器测频法被用于测量低频频率量时其计数器容易溢出的局限性.又由于PCA模块测频法是巧妙地利用微控制器一小部分资源来实现的,因而PCA模块测频法能很方便地应用于测控领域.文中既阐述了PCA模块测频法的原理,又详细介绍了其实现方案.     

基于AD5933的阻抗分析仪的设计和实现

本文详细介绍了基于AD5933的阻抗分析仪的原理和软硬件实现。该阻抗分析仪采用数字频率合成器（DDS）产生激励信号,施加在待测阻抗上,ADC采集响应信号并送到片内DFT模块进行数字处理,测量结果通过I^2C送至单片机,由单片机经串口传至上位机,并予以图形化显示。该仪器能实现待测元件各项参数快速、准确地测量,经实验验证,阻抗幅值和相位测量的相对误差小于5％。     

美国引进频率变送器的分析

频率信号作为一项重要的电量参数，其性能指标的好坏一直受到人们的普遍关注。频率变送器是一种将被测频率信号转换为与其成线性比例输出的直流电流或电压信号的仪器，配以测量指示仪表或微机控制装置，可广泛地适用于电力系统和其他工业部门。本文粗略介绍一种由美国引进，实现频率信号测量的变送器电子线路，它将输入被测频率信号与内部石英晶体振荡器产生的标准频率进行比较后，转换成直流模拟电量输出。由于它准确度高，温度性能好，工作稳定可靠，也可作为实验室的频率监视标准计使用。该线路工作原理框图如图１所示。下面分别介绍各主…     

叶端定时传感器脉冲信号高速采集系统

在非接触式高速旋转叶片振动实时监测系统中，要求25μm的振动位移测量分辨率，为采集电路的设计增加了很大的难度。由于信号处理系统采用固定频率脉冲填充法计数，实现定时时间的测量。因此采集系统的设计中要解决两个关键问题，一是计数频率达100MHz的24bit高速计数器的设计，二是要专门设计一种两次脉冲锁存的方法，对每个计数器的输出数据在30ns时间间隔内锁存两次，完全解决了由于计数频率太高造成的数据锁存失误问题。锁存的数据由EPP接口采集到计算机中进行处理。实验证实了该系统性能良好，达到预定精度要求。     

基于相位重合的全同步测频方法研究

文章对基于相位重合的全同步测频方法进行了研究。相位重合理论是目前比较流行的用于频率测量的理论,在检测被测信号与标频信号的相位重合脉冲后触发闸门,使计数闸门、被测信号和标频信号三者达到全同步,彻底消除了±1个字误差。相位重合检测电路、闸门、计数器等模块均在可编程逻辑器件FPGA中完成,使用方便,易于修改,经仿真达到了预期效果。     

等精度频率信号采集测试系统

频率信号采集测试系统采用PCL-836多功能计数器/定时器卡基于等精度测频方法实现,讨论了基本的测量原理并对系统的硬件线路实现和软件设计作了详细的介绍和分析.     

MT-Ⅲ型系列仪表及其在电站中的应用(二) 转换组件

转换组件能将频率信号、功率信号、位移信号等按一定标准转换成电压信号;或者将电压信号转换成频率信号。这类组件是控制系统的重要输入部件。下面分别介绍其中几种主要的转换组件。频率/电压转换组件ZDZY-6000 ZDZY-6000转换组件是实现频率/电压转换的功能组件,其输出的直流电压与输入信号的频率呈线性关系。与一次测信头配合可用于测量电网的频率或旋转机械的转速。     

基于单片机的频率测量的几种实用方法

利用MCS－51系列单片机的定量／计数器可以非常方便地进行信号的频率测量，文中给出了3种基于单片机的测频方法及程序，且系统硬件电路结构简单，软件设计容易。     

基于Duffing振子检测频率未知微弱信号的新方法

针对现有混沌振子难以检测频率未知微弱信号这一难点,提出利用Duffing振子输出值的方差峰值结合遗传算法检测淹没在强噪声背景中频率未知微弱信号的一种新方法。从分析混沌系统结构参数的阈值入手,讨论了周期策动力的频率、初始相位和噪声对系统运行状态的影响;研究系统输出值方差与系统状态的对应关系,探讨待测信号频率以及与周期策动力之间相位差对状态变量方差和状态转换时间的影响。由此,提出采用具有相位偏移的Duffing振子阵列覆盖全相位,并结合遗传算法,优化求解不同频率输入信号下系统输出值方差的极值,以此得到待测信号频率的方法。该方法解决了现有混沌振子类检测方法必须已知信号频率的限制。实验结果证明了本方法能准确、快速地检测待测信号频率。新方法的状态判定简便、检测精度高、更为灵活、适应性强,为微弱信号的检测提供了新的手段。