[发明专利]一种频率差控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，更具体的说是涉及一种频率差控制系统和方法。

背景技术

脉冲雷达物位计和导波雷达物位计均是用于测量物料高度的仪器，通常将其安装在需要测量物料高度的罐体的顶端，物位计通过导波杆或天线将电磁波脉冲发射出去，当电磁波遇到被测物质后，部分能量则被反射回来，通过计算电磁波发射脉冲和返回脉冲的时间差即可得到物料到物位计基准面的距离，再根据罐体高度等相关参数即可计算出物料的高度。

由于电磁波传播的速度非常快，直接测量发射脉冲和接收脉冲的时间差难以实现，因此脉冲雷达物位计和导波雷达物位计通常采用时域拓展技术实现物料的测量。

时域拓展技术的实现方法为，采用两个晶体振荡器，其中第一晶体振荡器产生发射脉冲，该发射脉冲与第二晶体振荡器产生的脉冲存在频率差值，所以第一晶体振荡器和第二晶体振荡器的周期值也存在一个极小差值，当第一晶体振荡器产生的发射脉冲由天线或导波杆发射出去后，该发射脉冲在遇到被测物质后由于介电常数发生突变，部分能量则被反射回来，假设在极短时间内液位没有发生变化，则在第一晶体振荡器的多个发射周期中，发射脉冲和反射回来的脉冲的时间差也几乎不发生变化，通过第二晶体振荡器产生的窄脉冲对第一晶体振荡器的一个发射周期进行采样，且只采样一个点，由于第一晶体振荡器和第二晶体振荡器存在周期差值，当通过第二晶体振荡器产生的窄脉冲对第一晶体振荡器的多个发射周期分别进行一个点的采样时，则可以重建一个波形，通过重建波形的周期则可准确的计算出第一晶体振荡器发射脉冲和返回脉冲的时间差，最终完成物料高度的测量。

由此可见，两个晶体振荡器的频率差值的精度和稳定度决定了测量物料高度的准确度，由于两个晶体振荡器的频率会随着温度漂移发生变化，因此，通常利用控制电路控制第二晶体振荡器的频率，使得第一晶体振荡器的频率和第二晶体振荡器的频率差保持在固定值。

现有技术是直接通过微处理器控制电容的充放电来实现对第二晶体振荡器的频率调节，但由于工业现场存在复杂的电磁环境，采用电容充放电的方式去控制第二晶体振荡器的频率极易受到干扰脉冲的影响，使得在对第二晶体振荡器的频率进行调节时容易出现偏差，导致两个晶体振荡器的频率差值稳定性差，精度不高，从而会给测量结果带来较大误差，甚至错误。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种频率差控制系统和方法，用于解决现有技术中晶体振荡器频率差值的精度不高和稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种频率差控制系统，其特征在于，包括：

产生第一时钟源的第一晶体振荡器；

产生第二时钟源的第二晶体振荡器；

与所述第一晶体振荡器和第二晶体振荡器相连，分别根据所述第一时钟源产生第一窄脉冲，并根据所述第二时钟源产生第二窄脉冲，并输出所述第一窄脉冲与所述第二窄脉冲的频率差信号的触发器；

与所述触发器相连，获取所述频率差信号的特征参数并与目标特征参数进行比较，根据比较结果输出对应的控制信号的微处理器；

与所述微处理器相连的数模转换器，以及与所述数模转换器相连的、为所述数模转换器提供基准电压的基准电压源，所述数模转换器依据所述控制信号及所述基准电压生成目标驱动电压；

与所述数模转换器相连，接收所述目标驱动电压，并生成相应的输出电压的的驱动电路；

负极分别与所述驱动电路和所述第二晶体振荡器相连、接收所述输出电压，并根据所述驱动电路的输出电压改变电容，以改变所述第二晶体振荡器的频率的变容二极管，所述变容二极管的正极接地。

优选地，所述数模转换器为16位数模转换器。

优选地，所述触发器为高速D型触发器。

一种频率差控制方法，其特征在于，该方法应用于频率差控制系统，该方法包括：

接收由触发器生成的第一晶体振荡器的第一窄脉冲和第二晶体振荡器的第二窄脉冲的频率差信号；

获取所述频率差信号的特征参数与目标特征参数的比较结果；

根据比较结果生成对应的控制信号，所述控制信号为数模转换器依据基准电压生成目标驱动电压的依据，所述目标驱动电压作用于驱动电路生成输出电压，所述输出电压用于改变变容二极管的电容，以改变所述第二晶体振荡器的频率。

优选地，当所述频率差信号的特征参数为频率，所述目标特征参数为目标频率时，所述获取所述频率差信号的特征参数与目标特征参数的比较结果过程包括：

获取所述频率差信号的频率；