动态频率测量的滞后误差分析及改进方法

采用常规方法测量动态频率时会产生滞后误差,该误差与被测信号的频率变化率以及测量结果的更新间隔时间成正比。为了降低滞后误差,对3种常规的频率测量方法进行改进研究。改进测周法,提出了周期跟踪法,当测量信号周期的定时器计时值超过上一个信号周期时,将定时器计时值作为信号周期并实时更新测量结果,从而缩短测量结果的更新间隔时间以降低滞后误差;改进多周期同步法,提出了分步移动式多周期同步法,在信号边沿中断程序中记录信号周期,并根据最近的若干个信号周期记录来计算信号频率,将测量结果的更新周期由多个信号周期缩短为单个信号周期,滞后误差最多可降低约2/3;改进计数法,提出了分步移动式计数法,采用计数器对信号数进行连续计数,将用于统计信号数的计时时间的1/n设置为定时器中断周期,在定时器中断程序中读取并记录计数器数值,根据最新记录的n个计数器数值来计算信号频率,将测量结果的更新间隔时间缩短为计数法的1/n,滞后误差最多可降低约2/3。

振弦式传感器测频方法的研究

振弦式传感器是一种使用相当广泛的称重测力传感器。称重测力传感器主要分为应变力传感器,石英谱振器,振弦式传感器等几大类。就其工作原理而言,振弦式传感器是目前在称重测力应用方面最为先进的一种测力传感器。文章主要从理论上对振弦式传感器的激励响应信号进行分析,确定出稳定可靠的激励响应信号区间,并在该区间内分析计数法和多周期测量法的误差,比较得出多周期测量法测量频率精度高,稳定性好,抗干扰能力好。

用石英温度传感器HTS-206实现高精度温度测量

文章介绍以AT89C2051及石英温度传感器HTS-206为核心组成的高精度温度测量系统,通过在中频段使用多周期同步法实现频率测量,从而实现对温度的测量,给出了用单片机测量温度的软、硬件组成,以及影响测量精度的误差因素,并给出了相应的解决方法。实验结果表明本系统的测量结果优于0.05℃,可以较好的满足目前工业生产上的测温要求,具有广泛的应用前景。

低速宽频转盘瞬时速度的测量法与应用

在工业生产过程中,在所检测的物理参数中,往往还需要检测低速宽频转盘之类的瞬时速度,由于转盘转速较慢,可变范围很宽（例如5～1200转/min）,应用定时计数法无法保证采样间隔正好是n倍转盘的转动周期,测量的精度与实时性差。该文提出并采用了测周法,一片52系列单片机可以监测两路脉宽可变的脉冲信号,并且运用在已经推广使用的现代综合录井仪器上。

质子磁力仪梯度容限增强技术

为解决传统质子磁力仪梯度容限偏低,在地磁场不均匀地区磁测精度得不到保证这一难题,笔者深入研究了改进的信号测周方法提高质子磁力仪梯度容限的可行性,并筛选功能强大的32位嵌入式ARM芯片作为主控单元,研制出新型高精度质子磁力仪。经与CZM-5质子磁力仪对比测试,证明新型高精度质子磁力仪的梯度容限指标不低于8 000 n T/m,满足课题任务书设计要求,改进的信号测周方法可显著地提高传统质子磁力仪的梯度容限这一重要技术指标。

基于离散相位差检测的频率测量方法

针对传统测周法进行频率测量时存在1个测量时钟周期的固有误差的问题,提出了离散相位差检测的频率测量方法。该方法首先对测量时钟的上升沿和下降沿进行计数,使误差降低到测量时钟的1/2,然后结合阻容延时存储的相位差信息,进行N段离散采样对比,从而获得测量时钟与被测信号的相位差。通过相位差的补偿,使测量误差降低到测量时钟的1/2N。理论分析和实验验证表明,该方法在测量时钟频率无法进一步提高时,通过增加离散分段数N,可以使测量不确定度和测量误差都得到大幅降低,有利于提高频率测量的精确度。

滚筒式车速表检验台在线自动标准装置

该装置能够对滚筒式车速台滚筒的带动,实现30km/h、40km/h、60km/h的控制,实时测量转速值,采集滚筒式车速表检验台的速度,并将两者速度进行比较;能够直观地将采集到的速度、转速、波形图显示在触摸屏上,便于观察和比较;装置的相对扩展不确定度为0.6%,可以方便、快速、准确地对滚筒式车速表检验台进行检定校准。

一种高精度频率测量电路设计

为了满足一种多功能便携式示波记录仪的多种可插拔采集测量模块的特点,设计出一种高精度频率测量电路模块。采用测周期法测得信号的周期,从而间接计算出信号的频率、占空比、脉宽等参数。主要分为模拟通道和数字处理电路两个部分。模拟通道将信号经过适当的增益变换后,通过一个二阶低通滤波电路,根据用户需要进行低通滤波,将滤波后的信号整形为矩形信号,然后送入数字处理部分。数字处理电路采用FPGA作为主控制器,完成对矩形信号的周期测量,频率、占空比等参数的计算,对模拟通道的控制以及与上位机的通信。制作出的实物电路经过调试后,设想的带宽限制、频率测量等功能均能良好实现,输入信号频率在0.01 Hz～200 kHz范围,峰值在±1～±50 V范围内,测频分辨率达到50 ns。

电机转矩转速性能测试系统设计

目的:在电机-测功机平台中,设计一种转矩转速性能测试系统,在加载多种模拟信号的同时高精度地采集测试转矩转速信号。方法:以FPGA和STM32作为双核心处理器,在STM32中使用操作系统实现数据交互,将用户指令发送给FPGA的同时,接收FPGA数据给上位机。在FPGA中用测周法实现数字信号测频,并使用直接数字合成方法实现模拟信号输出。最后设计一个上位机进行简单的人机交互和数据显示储存。结果:经过功能和误差测试,该系统输出误差低于1%,测频误差低于0.1%,满足设计要求。结论:双核心处理器系统及测周法、直接数字合成法能模拟多种电机测试环境并进行高精度测试。

基于可编程逻辑控制器的微机调速器测频方法

水轮机调速器性能提高的关键是测频系统,测频精度和实时性是描述测频系统好坏的重要标志。大幅提高水轮机调速器频率测量的可靠性对机组的安全稳定运行起着极大的作用。传统的可编程逻辑控制器(PLC)调速器测频方式由于接口的原因,往往会在精度和实时性上互相矛盾,故PLC测频成为制约调速器发展的瓶颈。针对这种情况,分析了现今比较流行的PLC测频方法,提出了能够保证精度和实时性的PLC测频方法。对基于PLC调速器的直接测周期法以及精度和实时性指标进行了具体分析。

用STD总线工控机实现6500MVA冲击发电机转速转角测控

论述了利用ＳＴＤ总线工控机通过没频法和测周法的自动转换实现转速、转角的高精度、高速度的开环测控。

一种高可靠性的频率测量系统

提出并研制了一种高可靠性、高精度、使用简单且便于维护的频率测量系统,该系统用于电力电子测量领域。其硬件系统以嵌入式PC104计算机为测控平台,软件系统以LabWindows/CVI为开发平台,采用测周期法,依据频率大小选用不同的基准频率。经实际测试证实,该设计满足精度和实时性的要求,检测效率高,便于操作与维护。该系统亦可用于其他要求高精度频率测量的领域中。