[发明专利]一种可变频正弦波的频率检测方法

说明书

本发明是有关于一种可变频正弦波的频率检测方法，是在等精度测频过程中，当被测信号关闭或者改变频率时，停止计数，而在被测信号开启或者改变后的频率稳定输出后，自动开始计数，从而准确测出被测信号的频率，并实现对信号频率的实时检测，其包括以下步骤：根据被测信号和标准信号计算出适合的采样周期，生成一个固定周期信号作为闸门信号,使闸门信号中相邻两个预置闸门时间的时间间隔等于此采样周期；根据被测信号计算一个超时时间，判断在一个超时时间内是否有被测信号的上升沿出现；当判断超过一个超时时间仍无被测信号的上升沿出现时，判定此时被测信号已关闭或者正在改变频率，开始输出停止信号；以及通过停止信号控制计数器，停止计数。

技术领域

本发明涉及一种频率检测方法，特别是涉及一种对可随时关闭/开启或者改变频率的正弦波信号的频率进行实时检测的可变频正弦波的频率检测方法。

背景技术

一般频率检测装置的被测对象都为某一固定值，检测时只需检测一次就可测出实际频率，这种情况的频率检测较容易实现，当测量结果精确度要求不高时，通过单片机的两个计数器即可完成检测，而在精度要求高的场合可通过等精度测频的方法来实现。

等精度测频方法是在直接测频方法的基础上发展起来的，它的闸门时间不是固定的值，而是被测信号周期的整数倍，即与被测信号同步，因此消除了对被测信号计数所产生的±1个数字误差，使测量精度大为提高。

请参阅图1所示，是等精度测频的实现方法的示意图。其中，CNT1和CNT2是两个可控计数器，标准频率(fs)信号从CNT1的时钟输入端CLK输入，经整形后的被测信号(fx)从CNT2的时钟输入端CLK输入。每个计数器中的CEN输入端为时钟使能端控制时钟输入。当预置闸门信号为高电平(预置时间开始)时，被测信号的上升沿通过D触发器的输出端，同时启动两个计数器计数。同样，当预置闸门信号为低电平(预置时间结束)时,被测信号的上升沿通过D触发器的输出端，同时关闭两个计数器计数。

请参阅图2所示，是等精度测频原理的波形图。在测量过程中，用两个计数器分别对标准信号和被测信号同时计数，首先给出闸门开启信号(预置闸门上升沿)，此时计数器并不开始计数，而是等到被测信号的上升沿到来时，计数器才真正开始计数。然后预置闸门关闭信号(预置闸门下降沿)到时，计数器并不立即停止计数，而是等到被测信号的上升沿到来时才结束计数，完成一次测量过程。可以看出，实际闸门时间τ与预置闸门时间τ₁并不严格相等，但差值不超过被测信号的一个周期。

由于等精度测频方法测量频率的相对误差与被测信号频率的大小无关，仅与闸门时间和标准信号频率有关，即实现了整个测试频段的等精度测量。闸门时间越长，标准频率越高，测频的相对误差就越小。标准频率可由稳定度好、精度高的高频率晶体振荡器产生，在保证测量精度不变的前提下，提高标准信号频率，可使闸门时间缩短，即提高测试速度。

在等精度测频过程中，如果频率发生设备关闭或者改变频率，被测信号会停止输出，由于闸门信号不能判断出被测信号有无，此时可能会出现错误频率。

请参阅图3所示，是当频率发生设备关闭或者改变频率时等精度测频的波形图。从图3中可以看出，当频率发生设备关闭或者改变频率时，在闸门时间内，被测信号计数器的计数Nx会出现错误的计数值，导致采样频率错误，虽然在新频率f2稳定后会采样正常，但是这种短时间的错误频率也是不被允许的。

有鉴于上此，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的一种可变频正弦波的频率检测方法，能够改进一般现有的等精度测频方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容