[发明专利]一种精密测量频率的方法和装置

摘要

一种精密测量频率的方法和装置，由振动测量传感器、电容电压转换电路，信号处理电路和显示装置等组成。振动测量传感器主要由装有液体的桶体、桶盖、锥形气体段组成，其中桶盖为电容传感器。信号处理电路主要由放大电路、滤波电路、模数转换器、现场可编程门列阵和中央处理单元组成。振动测量传感器把机械振动的振幅放大，并变化转化为电容的变化。电容电压转换电路把电容信号转换为电压信号，放大电路把该电压信号进行放大，滤波电路滤除该电压信号中的杂质信号。测出电容电压转换电路输出的信号的周期就可以实现频率的测量，显示装置用于显示频率计最终测量出来的频率。由于本发明可以实现高精度频率测量。

主权项

一种精密测量频率的装置，包括振动测量传感器、与传感器连接的电容电压转换电路、与电容电压转换电路连接的放大电路、与放大电路连接的滤波电路和与滤波电路连接的信号处理电路；其特征在于：所述振动测量传感器是由一装有液体和气体的桶体和作为电容传感器的桶盖组成；桶体中的液体为可以传播振动的水，液体之上为气体段，作为振动振幅放大装置，桶盖的顶部是固定导电的金属极板，该金属极板作为电容传感器的定极板，定极板下方是镀有导电金属的薄膜，该薄膜可以随外界的振动而振动；所述气体段为锥形结构，下端面积大于上端面积，当振动特性通过介质水传播到放大装置下端时，放大装置下端随液体以一定的频率和幅度振动，振动特性通过气体放大装置传播到放大装置顶部，由于谐振动的振动能量与它的振幅成正相关的关系，根据能量守恒定律，放大装置顶部的振动幅度大于振幅放大装置底部的振动幅度；所述信号处理电路包括模数转换器（A/D）、现场可编程门列阵（FPGA）和中央处理单元（CPU）；所述A/D转换器用于把模拟信号转换为数字信号，并输入FPGA；所述FPGA电路完成电容电压转换电路输出信号的采样，并把数据存在构造于FPGA内部的存储区内；所述中央处理单元CPU连接现场可编程门阵列FPGA，控制现场可编程门阵列FPGA发出A/D采样控制命令，在采样完成后，中央处理单元CPU负责从FPGA内读取电压信号的A/D采样数据，中央处理单元CPU内置细分插补算法模块，通过细分插补算法模块计算出数据起点和终点所对应的时刻，进而确定每一组数据的时间，然后根据时间和频率的关系精确计算出机械振动的频率。