[发明专利]一种频率测量方法、装置和频率计

说明书

技术领域

本发明涉及信号测量领域，尤其涉及一种频率测量方法、装置和频率计。

背景技术

在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系。因此频率的测量就显得更为重要。

中国专利号为CN2274348Y的专利申请提供了一种低成本、等精度的全自动频率计(图1所示)。其方案是由放大整形电路、闸门电路、计数电路、同步电路、计时电路、时基电路、CPU电路和显示电路组成。

上述方案的工作原理如下：待测信号从放大整形电路输入端输入，放大整形电路输出为标准的TTL数字信号，闸门电路的开启时间受同步电路控制，同步电路同时控制记时电路，以使得计时和计数的起始时间与闸门电路开启时间同步，计数电路、计时电路、显示电路通过数据总线形式与CPU电路相连，在同步电路发出中断请求时，CPU电路读入和处理计数电路和计时电路中的数据，经过高精度浮点运算处理后就得到等精度的待测信号频率数据，并按测出的频率大小由软件控制自选择量程，最后送到显示电路。开始测量时，CPU电路的I/O端向同步电路输出高电平，当放大整形后的待测信号出现下降沿时，同步电路输出为高电平，CPU电路测出同步电路输出为高电平时，继续保持I/O端向同步电路输出高电平一段时间，该保持时间的长短为一预先设置的固定值，之后，I/O端向同步电路输出低电平，此时若放大整形后的待测信号出现下降沿时，同步电路输出低电平。

上述方案的关键是闸门电路由同步电路控制，并且同步电路输出的控制信号的上升沿与放大整形后的待测信号的前端脉冲的下降沿同步，而该控制信号的下降沿与放大整形后的待测信号的前端脉冲沿同步，从而使得闸门电路开启时间为待测信号的周期的整倍数，进而保证计数时不产生尾数固有的量化误差，待测信号的频率值f＝N/T，其中N为闸门电路开启时间里的脉冲个数，T为闸门电路开启时间，这种方法的频率测量精度与待测信号的频率高低无关，由闸门电路开启时间的测量精度决定，从而实现对高低频信号具有同样的测量精度，即实现了等精度测量。

但是，上述方案仍然存在着如下的缺陷：

1、整个方案采用分立元件搭建硬件电路来实现测频功能的，增加了PCB布图的难度以及调试的难度，频率测量的质量受外界环境如温度、湿度、电压、噪声的影响比较大。

2、方案中关键的同步电路，由JK触发器和反相器构成，一旦JK触发器电路中出现亚稳态，电路不能消除，就会将错误继续下去，导致整个系统不能正常工作。

3、由于仅采用等精度测频法，这在测量低频信号的时候，会大大增加测量时间。

发明内容

本发明实施例提供一种频率测量方法、装置和频率计，用于简化电路结构，减少外部环境对测频电路的影响，增加测频系统的健壮性以及减少低频信号的测量时间。

一方面，本发明实施例提供了一种频率测量方法，该方法包括：将待测信号通过信号调理电路变成标准的数字信号后输入数字逻辑器件内部；在数字逻辑器件内部通过边沿检测电路检测所述待测信号的边沿；若检测到所述待测信号的边沿出现，则测频控制状态机根据测频指令信号进行等精度测频或者测周期来得到所述待测信号的频率。

优选地，本发明实施例中测频控制状态机根据测频指令信号进行等精度测频包括：在所述待测信号的边沿出现时测频控制状态机同时使能时间计数器及待测信号个数计时器，当所述时间计数器的值到达预设的闸门时间且再次检测到待测信号的边沿出现，则结束测量并根据所述时间计数器及待测信号个数计时器计算出待测信号频率，其中两次检测到的边沿同为上边沿或下边沿。

优选地，本发明实施例中根据测频指令信号进行测周期包括：在所述待测信号的边沿出现时测频控制状态机使能时间计数器，当再次检测到待测信号的边沿出现时，则结束测量并根据所述时间计数器的值计算出待测信号频率，其中两次检测到的边沿同为上边沿或下边沿。

优选地，本发明实施例的方法还包括：若在接收测频指令信号后，经过预设时间未完成频率测量，则复位测频系统。

优选地，本发明实施例的方法还包括：根据测频指令信号自动进行频率测量，具体包括：判断闸门时间是否已经超过最大值，若已经超过最大值，则进行测周期操作以测量待测信号的频率，若未超过最大值，则进行等精度测频操作以测量待测信号的频率。