[发明专利]谐振式传感器输出信号频率的高分辨率测量电路及其方法

权利要求书

1.一种谐振式传感器输出信号频率的高分辨率测量电路，其特征在于：包括D触发器、计数器、非门、控制器及存储器，传感器输出信号(频率f_in)连接到D触发器的数据端，该D触发器的时钟端与一大于传感器输出最大频率的参考信号(频率f_ck)相连接，D触发器的输出信号(频率f_out)连接计数器的RCLK端，D触发器的输出信号(频率f_out)还通过一非门连接控制器的中断端，计数器的CLKA端和CLKB端同时与基准信号(频率f₀)相连接，计数器的数据端与控制器的数据端相连接，计数器的控制端与控制器的I/O端相连接，该控制器通过数据和I/O接口与存储器相连接。

2.根据权利要求1所述的谐振式传感器输出信号频率的高分辨率测量电路，其特征在于：所述的D触发器为74HC74芯片，计数器为一片SN74LV8154N芯片或两片M74HC590B1芯片，控制器为单片机。

3.根据权利要求1或2所述的谐振式传感器输出信号频率的高分辨率测量电路，其特征在于：所述的控制器还通过通信端口与上位机相连接。

4.一种谐振式传感器输出信号频率的高分辨率测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将传感器输出信号(频率f_in)连接到D触发器的数据端，将测量系统产生的大于传感器输出最大频率的参考信号(频率f_ck)连接到D触发器的时钟端，在D触发器的输出端得到输出信号(频率f_out、周期T_out)；

步骤2：以触发器的输出信号周期T_out作为计数器闸门时间，记录在计数器闸门时间内对输入到计数器的基准信号(频率f₀)的计数值，连续n个闸门得到n个数据构成测量数组M₁，M₂，·，M_n；

步骤3：在测量数组中以第一个不连续排列的大数M_j及最后一个不连续排列的大数M_k之间的数据构建有效测量数组，或者以第一个不连续排列的小数M_j及最后一个不连续排列的小数M_k之间的数据构建有效测量数组，测量数组中，大数的总个数为N_M，小数的总个数为N_m；

步骤4：按照如下方法计算D触发器的差频输出：

(1)当N_M＝N_m或|N_M-N_m|＝1时，D触发器输出信号的周期T_out及输出信号的频率f_out分别为：

Tout=T0Σi=1nMi/n,]]>fout=n/(T0Σi=1nMi)=nf0/Σi=1nMi]]>

(2)当N_M＜N_m时，在测量数组M₁，M₂，·，M_n中设第j个数为第一个大数，第k个数为最后一个大数；或者当N_M＞N_m时，在测量数组M₁，M₂，·，M_n中设第j个数为第一个小数，第k个数为最后一个小数；总有效数据的个数N＝k-j；则D触发器输出信号的周期T_out及输出信号的频率f_out分别为：

Tout=(T0Σi=jk-1Mi)/(k-j)=(T0Σi=jk-1Mi)/N]]>

fout=(k-j)/(T0Σi=jk-1Mi)=(k-j)f0/Σi=jk-1Mi=Nf0/Σi=jk-1Mi]]>

步骤5：根据D触发器输出信号的频率f_out，按照下述公式计算传感器输出信号的频率f_in：

f_in＝f_ck-f_out