[发明专利]基于边沿效应的并行的频率和周期性信号参数测量方法

说明书

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，尤其涉及一种基于边沿效应的精密测量方法。

背景技术

现代科学技术的发展是建立在精密实验测量基础之上的，在所有的物理量中，时间和频率量具有最高的精度和稳定度，因此对其标准的建立和准确测量具有十分显著的意义和影响。时间频率技术广泛应用于导航、空间技术、通讯、工业生产、交通、科学研究及天文学与计量学中。我们所熟知的工业控制、信息传输和处理、现代数字化技术和计算机都离不开时频技术和时频测量。

随着现代社会信息产业的快速发展，对信息传输和处理的要求越来越高，需要更高准确度的时频基准和更精密的测量技术。各种频率源的使用量不断增大，对各种基标准的建立、改进及测量方法和测量技术提出了越来越高的要求。尤其是近几年空间技术的发展，对时频信号的处理提出了更高的要求。在测试计量技术中，为了提高测量的准确度，一个明显的发展趋势是尽可能地将其他物理量转换为频率或者时间进行测量。然而，任何测量装置都存在着有限的测量的分辨率问题，这主要是由于采用器件的有限的响应时间、数字化处理时的量化误差、周期性信号的有限的时间处理的辨识值等。分辨率问题直接导致了测量误差，也成为了影响测量精度的决定性因素。尤其是两个比对信号之间的对应特征分布离散的情况下。

通过对相位重合检测模糊区进行分析研究，当有限的测量分辨率在两个比对对象间的变化呈单调变化的情况下会形成一个集中的模糊区。在该模糊区的边沿，由于测量的分辨率本身具有更高的稳定度，其会出现对被测对象和标准信号间的差值在与模糊区的边沿相关的位置，根据捕获与否得到检出结果。此时检测的分辨率仅仅取决于测量分辨率的稳定度，而远远高于测量分辨率本身。使得测量的精密度或者分辨率显著提高2到3个数量级。信号在相互变化的过程中总是从模糊区之外进入其中。虽然在模糊区的中心能够获得更高的测量分辨率，但是技术上实现很困难。甚至可以说，没有误差的测量是没有可能的。在模糊区的边沿虽然检测的分辨率并不高，但是会由于检测分辨率在边沿处的稳定性和变化的微细程度把比对信号间的相当微细的变化区分出来-也就是入和出的区分。因此很有利于特高分辨率的测量。因此研究边沿效应的并行的频率和周期性信号参数测量更有现实的意义和价值，有效的利用新的理论实现高分辨率时间频率测量控制技术是具有广泛影响的重要工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于边沿效应的并行的频率和周期性信号参数测量方法，旨在提高测量的精度。

本发明的技术方案是：一种基于边沿效应的并行的频率和周期性信号参数测量方法，其特征在于，确定测量的模糊区及其边沿，尽量获得单调的测量对象参数的变化，当信号间频率关系简单时，单调的相位变化会串行地形成检测的模糊区；当信号间频率关系复杂时，通过延迟移相会并行地形成多个检测的模糊区，通过延迟移相后，原先的处于模糊区边沿外的相位差关系，会进入相位重合检测区；或者反过来，原先的处于模糊区边沿内的相位差关系，会移出相位重合检测区；用这样的信息构成测量的闸门时间进行并行的频率和周期性信号，可以大大提高测量的分辨率。

为了建立模糊区并且有一个可利用的边沿效应，本发明是这样实现的：采用了两个并行的重合检测线路并且通过延迟移相的方法使得两路信号在重合检测时有附加的微小相位差增量，这样就会使得一路信号原来处于检测的模糊区的边沿的某一个或几个重合态会由于相位差的增大而跑出边沿区之外，这种出现重合检测差异的边沿状态被选择作为计数测量的闸门的开启和关闭控制，这样闸门的开启和关闭都处于两个信号间的相同相位状况，保证了量化误差最大限度的消除。

其中延迟移相值的大小要使得在一个最小公倍数周期内处于并行的模糊区边沿的重合态能够在延迟后被丢失。

由于对被测信号的延迟移相，原来处于相位重合检测分辨率限制形成的被捕捉重合信息模糊区的边沿的检出脉冲信号，就会因为处于检测模糊区的边沿的临界位置因为被测信号的延迟移相，相位差值增加而被处于模糊区的外侧，用这样的方法获得的闸门开启和关闭信号保证了信号间完全相同的相位状态，也就是得到了更严格的相位群的同步状态，能够最大限度地抑制测量中的量化误差，具体计算公式如下：