[发明专利]一种具有防抖功能的转速测量方法

说明书

技术领域

本发明属于机载计算机接口处理领域，具体涉及一种转速测量方法。

背景技术

在机载设备中，发动机转速是非常关键的飞行参数，转速信号的测量成为影响飞行安全的重要技术参数，传统的频率测量电路能够有效地完成对发动机转速信号的测量，但存在精度不高以及实时性差的问题，同时对外界机械振动也不能很好地滤除。

发明内容

本发明提出一种具有防抖功能的转速测量方法，该方法实时性强，可有效防止外界抖动的造成的采集结果偏差。

本发明的技术方案如下：

一种具有防抖功能的转速测量方法，首先在模拟电路中对转速信号进行处理，将其转变为频率信号；然后在可编程逻辑器件中以高频基准时钟信号对所述频率信号进行采集，再进行滑窗滤波处理，计算得到实时转速；

所述滑窗滤波处理具体为：实时将各个周期的频率信号的采集值依次存入FPGA中的异步FIFO存储器中，采用加法器对异步FIFO存储器中的全部寄存器中存入的采集值进行求和，再对求和结果取平均值，将平均值结果存入一个单独的数据寄存器中；可编程逻辑器件不断更新异步FIFO存储器内各个寄存器的采集值和所述数据寄存器的计算值，通过访问所述数据寄存器即获得实时转速。

基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定和改进：

对转速信号进行处理，具体是通过接口调理电路对信号进行隔直保护、滤波、放大；再经过迟滞比较电路，将曲波转化为方波；然后经过电平转换电路完成对转速信号从模拟到数字的转变，将频率信号输入到FPGA中。

上述FIFO的深度为16个字长，每个字长对应一个16位的寄存器；所述数据寄存器为16位寄存器或32位寄存器。

在转速测量工作前、后，可编程逻辑器件输出给定频率的方波激励信号，在可编程逻辑器件中以高频基准时钟信号对所述方波激励信号进行采集，再进行滑窗滤波处理，通过比对采集结果和方波激励信号的值来判断采集电路是否正常工作。

本发明具有以下有益效果：

a.在可编程逻辑器件中实现滑窗滤波算法，采用滑窗滤波算法可以有效的消除机上环境噪音干扰，具有很好的防抖功能，采集结果精确。

b.转速信号采集电路及自检电路设计，主要包括接口调理电路、迟滞比较电路、电平转化电路，经过前段调理产生频率信号在可编程逻辑器件中完成采集，采集电路的自检测功能由可编程逻辑电路和激励源信号电路实现，该电路功能有效的降低保障人员进行排故的时间和精力。

c.该方法实现简单，不占用处理器资源；电路设计简单，性能可靠，方便集成，可用于机载各类传感器的频率信号采集。

附图说明

图1为本发明的采集电路原理框架图。

图2为本发明的逻辑滑窗滤波与传统的软件滑窗滤波区别示意图。

图3为本发明的频率测量方法示意图。

具体实施方式

按照本发明的方法，设计一种转速测量电路如图1所示，首先由调理电路、迟滞比较电路及电平变化电路完成对被测信号从模拟到数字的转变，该部分电路，将从发动机传感器引出的正弦信号转换为TTL电平频率方波信号。该频率信号直接接入FPGA中，采用硬件描述语言VHDL完成滑窗滤波算法，将采集的频率结果存入特定寄存器地址中，CPU可以随时读取实时数据。

该电路还具有自检测功能，通过可编程逻辑输出给定频率的方波信号，将该激励信号切换至频率采集电路，通过比对采集结果和激励给定值来判断采集电路是否正常工作。

对于实时采集的转速信号，传统的滤波算法采用软件来完成数据解算，软件滤波处理过程如下所述，通过周期任务调用采集函数对频率信号进行采集，采集过程是将可编程逻辑中缓冲区的数据读来进行计算，由于周期任务获取数据比FPGA采集数据速度慢，，任务周期获得的频率数据实际上是非连续的几个频率值，如图3所示，并且这些数据不具有实时性。软件滤波可以平滑数据，然而当外界频率变化较快时，这种滤波方法实时性不佳同时耗费CPU资源。