一種交流電信號的頻率測量方法
2023-05-11 04:41:26
專利名稱：一種交流電信號的頻率測量方法
技術領域：
本發明涉及一種交流電信號的頻率測量方法，也可以用於固定頻率或頻率變化不 大的低頻正弦信號的頻率測量。
背景技術：
在日常生活、生產過程中常常需要監測信號的頻率。在現有的低頻信號的頻率測 量方法中，多是將低頻信號先通過整形電路形成方波，檢測方波相鄰兩個上升沿或者下降 沿的時間間隔T，求倒數得出頻率，但是這種方法的抗幹擾能力較差。除此之外還有一些軟 件測量頻率的方法，比如零交法、解析法、誤差最小化原理類算法、DFT類算法、正交去調 製法等等。這些算法有些易於實現，但由於精度較低而不能投入實用；有些算法的測量效果 不錯，但由於運算量過大也不能投入實用。業界需要的是一種運算量不大且具有一定測量 精度的軟體頻率測量方法。發明內容
本發明解決的技術問題是針對現有技術中交流信號的頻率測量精度不夠準確或 者是測量過程中運算量過大的缺點，提出一種交流電信號的頻率測量方法，該方法也可以 用於固定頻率或頻率變化不大的低頻正弦信號的頻率測量。
為解決上述技術問題，本發明提出一種交流電信號的頻率測量方法，包括以下步 驟
步驟1)，對被測電信號進行採樣，得到被測電信號的採樣值；在電信號的採樣值 的某一個零點附近選擇任意組合的η個採樣點；
步驟i)，假設每個採樣點的採樣時間為ti，採樣值為yi，則η個採樣點的採樣值的 平均值M和平均採樣發生時間T表示為
權利要求
1.一種交流電信號的頻率測量方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1)，對被測電信號進行採樣，得到被測電信號的採樣值；在電信號的採樣值的某 一個零點附近選擇任意組合的η個採樣點；步驟幻，假設每個採樣點的採樣時間為採樣值為則η個採樣點的採樣值的平均 值M和平均採樣發生時間T表示為ηηΣ ^M1 = -J~ ,T1 = ；TlTl上式中，η彡1，η、i、j均為自然數，則(Mj, Tj)表示一個虛擬點； 步驟幻，根據被測電信號在過零點附近的交流電信號是上升或下降的過程、電信號有 效值或者峰值，以及步驟幻所述η個採樣點的採樣值的平均值Mj，通過查表的方式來獲得 一個時間差T'」，所述時間差T'」代表純正弦信號下，離虛擬點(Mj, Tj)最近的過零點與 該虛擬點之間的時間差；對應的過零點時間為1^ = Tj+T' j ；Μ,M其中上述查表所涉及的表格共有兩列，其中第一列是^ 或者，表格 M1的第二列是P p ^、估對應的時間差T' j; 〈目萬有效值步驟4)，依次在電信號採樣值的其它零點附近選擇任意組合的η個採樣點，重複步驟 2)和步驟幻得到若干個過零點時間，根據這若干個過零點時間，計算得出被測電信號的周 期或頻率。
2.根據權利要求1所述的交流電信號的頻率測量方法，其特徵在於步驟1)所述對電 信號進行採樣是等時間間隔採樣或者是不等時間間隔採樣。
3.根據權利要求1所述的交流電信號的頻率測量方法，其特徵在於步驟1)所述的採 樣為對電信號的整周波進行採樣。
4.根據權利要求1所述的交流電信號的頻率測量方法，其特徵在於步驟4)中所述的 計算被測電信號的周期或頻率的具體步驟如下重複步驟幻、步驟幻得到若干個過零點時 間 Tzl，Tz2，Tz3. · · Tzj, TZJ+1, TZJ+2. · · Tzn. · ·，則被測交流電信號的周期Tpj = Tzj+2-Tzj，被測交流電信號的頻率巧=^r= T l_T。1Pi 1Zj+2 1Zj
5.根據權利要求1至4中任一項所述的交流電信號的頻率測量方法，其特徵在於在 步驟2)中還包括對採樣點的平均值M進行修正的步驟，所述修正的步驟如下a)設由計算得到的交流電信號前幾個周波的周期依次為Tpk_3，Tpk_2，Tpk_i;Tpk,當前幾個 周波的周期不存在或得不到時，令其等於交流電標準周期；b)預測的當前周波的周期表示為Tp = K1XTpk+K2XTpk_1+K3XTpk_2+K4XTpk_3 ；其中 &、1(2、1(3、1(4 為任意常數，但須滿足條件 K1+K2+K3+K4 = 1 ；c)M修正值=MXTp+交流電標準周期。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的交流電信號的頻率測量方法，其特徵在於還 包括以下步驟重複步驟1)到步驟4)，測量出被測電信號的若干個周期或頻率值，然後對得到的若干個周期或頻率值採用平均法計算出最終頻率。
全文摘要
本發明提供了一種交流電信號的頻率測量方法。該方法包括以下步驟對被測電信號進行採樣；根據採樣值，在信號零點附近選擇若干個採樣點，計算若干個採樣點的採樣值的平均值和平均採樣發生時間；由當前信號的特點和經查表獲得一個時間，由來表示該信號的過零點；根據過零點，計算被測信號的周期或頻率。本發明不需要將交流電信號轉換成方波，尤其適合於固定頻率的低頻正弦信號的頻率測量，系統檢測方便，硬體開銷小；系統具有一定的抗幹擾能力；實現簡單合理，數據準確、可靠。
文檔編號G01R23/02GK102033161SQ20101059339
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月17日 優先權日2010年12月17日
發明者戴爾晗 申請人:南京郵電大學