[发明专利]基于李沙育图形的异频高精度频率测量方法

摘要

本发明公开了一种基于李沙育图形的异频高精度频率测量方法，依次包括以下步骤A将参考信号和被测信号送入FPGA模块，然后将被测信号的粗测频率通过FPGA模块生成参考频率信号；B参考频率信号和被测信号同时输入数字示波器产生动态李沙育图形；C通过高分辨率CCD图像采集设备采集动态李沙育图形，并对动态李沙育图形的翻转周期进行计算，利用FPGA模块对参考频率信号进行调整，使参考频率信号能够实时跟踪被测模块输出的被测信号；D上位机利用调整过的参考频率信号以及动态李沙育图形的翻转周期，计算出被测模块输出的被测信号的频率。本发明能够准确测量被测信号的频率值，系统稳定可靠，测量精度高。

主权项

基于李沙育图形的异频高精度频率测量方法，其特征在于：依次包括以下步骤：A：将参考模块输出的参考信号送入FPGA模块，同时将被测模块输出的被测信号送入FPGA模块；然后结合参考信号，利用FPGA模块对被测信号进行粗测得到被测信号的粗测频率，然后将被测信号的粗测频率通过FPGA模块生成参考频率信号；B：将FPGA模块生成的参考频率信号和被测模块输出的被测信号同时输入数字示波器，利用数字示波器产生动态李沙育图形；C：通过高分辨率CCD图像采集设备将示波器上显示的动态李沙育图形实时采集到上位机中，利用上位机对动态李沙育图形的翻转周期进行计算，并将计算结果反馈至FPGA模块，利用FPGA模块对参考频率信号进行调整，使参考频率信号能够实时跟踪被测模块输出的被测信号；其中，动态李沙育图形的翻转周期计算方法如下：C1：对于李沙育图形中的第i帧Fi(m,n)，m和n分别表示第i帧图像的行和列；忽略第i帧Fi(m,n)中的色彩和饱和度信息，只保留亮度信息，并将亮度信息转变为具有256个灰度级的灰度图像I(m,n)；C2：对灰度图像I(m,n)进行分割得到二值图像J(m,n)：其中，Threshold为阈值，阈值根据图像采集质量进行设定；C3：将二值图像J(m,n)中位于李沙育图形上的像素和背景上的像素分别用1和0表示，则二值图像J(m,n)的归一化面积为其中，NAi表示第i帧图像的归一化面积，M×N表示李沙育图形视频的分辨率；C4：对李沙育图形视频中所有的帧均进行步骤C1至步骤C3的处理，得到归一化面积实验曲线NA(i)，1≤i≤NOF，其中NOF表示李沙育图形视频中的帧数；C5：将归一化面积实验曲线NA(i)所产生的重合程度最大的帧设为翻转周期的标记帧，第i个标记帧与第i+2个标记帧之间的时间间隔即为李沙育图形的翻转周期值，i为任意自然数；设某段李沙育图形视频中总共有N个标记帧，第l个标记帧为李沙育图形视频中的第kl帧，则可以得到N‑2个翻转周期值，那么第p个翻转周期值为：其中，τp为第p个翻转周期值，kp+2为第p+2个标记帧，kp为第p个标记帧，FR为李沙育图形视频的帧率；D：上位机利用调整过的参考频率信号以及动态李沙育图形的翻转周期，计算出被测模块输出的被测信号的频率，被测信号的频率计算公式如下：其中，Δf是被测信号与参考频率信号的频率偏差；A是参考频率信号与被测信号标称值的最大频率公约数，A≡1；τ是动态李沙育图形的翻转周期值，fx是被测信号的频率，fx′是被测信号频率的粗测频率。