[实用新型]一种提高频率测量灵敏度的装置

说明书

本实用新型属于测量技术领域,涉及一种提高频率测量灵敏度的装置，包括频率选择模块、信号处理模块、分频模块、采集测量模块、显示输出模块；通过频率选择模块，确定要测量的信号的频率范围；通过信号处理模块将待测信号的幅值调整到分频模块的正常信号输入阈值，同时做硬件上的滤波处理，滤除掉信号中包含的噪音引号；通过分频模块对待测信号的频率做降频处理；通过采集测量模块，实现对待测信号频率的精确测量及真实值还原；通过显示输出模块将最后测量结果输出；本实用新型在不增加成本及体积的前提下，实现更高的频率测量精度及灵敏度，且本实用新型本身硬件设计简单、算法运算量很小，不依赖于特定器件或模块，具有普遍适用性。

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，涉及一种提高频率测量灵敏度的装置。

背景技术

频率测量在人类社会的方方面面有着非常广泛的应用，从生活中的车速监测到工业生产的传感器信号监控，对频率的测量无处不在。精确测量频率的重要性不言而喻。

目前对频率的测量，一般做法是通过单片机、DSP、FPGA等嵌入式处理芯片，由片上外设及外围电路，采用直接测频法或间接测周期法进行测量。但上述方法本身都存在以下缺陷：

测频法——实时性差，理论上精度可以做到很高，但代价是牺牲时间换灵敏度。例如，如果想要达到1Hz的灵敏度，测量周期为1s，如果想要达到0.1Hz 的灵敏度，测量周期为10s。对于有实时性要求的场合，这显然是不能接受的。

测周期法——虽然满足实时性要求，但能测量的灵敏度直接受限于处理芯片的主频，现在常见的单片机、DSP的时钟主频不过在百MHz级别，比如在不考虑成本前提下，300MHz的单片机，时钟的精度为3.33ns，如果测量的信号为 6kHz，要求0.1Hz的灵敏度，对时钟精度的要求为

显然，当待测频率高于6kHz时，即使0.1Hz的灵敏度要求，该方法已失效。使用FPGA进行倍频可以一定程度上提高灵敏度，但FPGA不便于后期的维护且在成本敏感应用上不具可行性。

专利申请号为CN108872702A的实用新型专利提出的信号测量模块，直接进行捕获方波信号的信号边沿，进行脉冲计数和频率计算，可测得的灵敏度有限。

专利申请号为CN107064628A的实用新型专利，牵扯到傅里叶变换及插值等算法，算法复杂且运算量很大，在低端单片机上不具通用性。

对频率测量装置及方法的要求，应该有针对性的满足以下要求：

(1)原理方案通用性强，使用范围具有普遍性而非特殊性，对测量的频率范围具有普适性，而非单独对低频、高频或者某个频率范围有效；

(2)硬件设计简单抗干扰能力强，软件实现上算法简单、运算量小，即使对于低成本的16位甚至8位单片机也时适应的，不应过分依赖于处理器的数据计算能力；

(3)开发周期短，后期维护简便快捷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高频率测量灵敏度的装置，本实用新型通过频率选择模块，确定要测量的信号的频率范围；通过信号处理模块将待测信号的幅值调整到分频模块的正常信号输入阈值，同时做硬件上的滤波处理，滤除掉信号中包含的噪音引号；通过分频模块对待测信号的频率做降频处理；通过采集测量模块，实现对待测信号频率的精确测量及真实值还原；通过显示输出模块将最后测量结果输出。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是：一种提高频率测量灵敏度的装置，包括：频率选择模块、信号处理模块、分频模块、采集测量模块、显示输出模块、电源模块；

所述频率选择模块输入端接收待测频率信号，频率选择模块用于根据待测信号选择合适的测量档位，以获得最高的测量灵敏度及精度；