[发明专利]自适应测频电路及其测频方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机控制技术，特别是涉及一种自适应测频电路及其测频方法的技术。

背景技术

汽轮机转速控制系统中，对汽轮机转速采集的准确性和实时性要求非常高。现有汽轮机转速采集方法中，等精度测频方法是目前应用较多的一种方法，如图4所示，该方法先预置一个时长为定值的预置闸门时间为t，在t1时刻发送闸门开启命令后，开始预置闸门时间t的计时，并在随后的被测信号s1的第一个上升沿到来的t2时刻，开始同时对被测信号s1和时钟基准信号s0的脉冲个数进行计数，在预置闸门时间t计时结束的时刻t3发送闸门关闭命令，并在随后的被测信号s1的第一个上升沿到来的t4时刻，同时停止被测信号s1和时钟基准信号s0的计数，实际闸门时间t’是从t2时刻开始至t4时刻结束，设被测信号s1的频率为Fc，时钟基准信号s0的频率为Fd，被测信号s1的脉冲计数值为Nc，时钟基准信号s0的脉冲计数值为Nd，则可计算出被测信号s1的频率为：Fc=（Fd/Nd）×Nc。

等精度测频方法在汽轮机转速较高时工作情况十分良好，但是汽轮机的转速范围较广，一般要从零到几千转/分，因此等精度测频方法在实际应用中测量低转速时会产生两种情况。

第一种情况如图5所示，在预置的闸门时间t内无被测转速信号s1的上升沿，该情况下预置闸门时间t从t1时刻到t3时刻，实际的闸门时间t’等于0，计数器根本没有启动对时钟基准信号s0的脉冲计数，从而导致频率测量失败。

第二种情况如图6所示，被测转速信号s1的单个周期内，时钟基准信号s0的脉冲数量大于计数器的计数范围，该情况下预置闸门时间t从t1时刻到t3时刻，实际闸门时间t’从t2时刻到t5时刻，虽然实际闸门开启，计数器开始计数，但是由于实际闸门时间t’单个周期过长，在t4时刻对时钟基准信号s0计数的计数器溢出，从而导致频率测量失败。

假设磁阻传感器在汽轮机每转一圈时产生60个脉冲信号，当预置闸门时间设定在5ms时，那么汽轮机转速小于200转/分（对应频率200Hz），此时就会发生图5所示的情况；当使用16位计数器，基准时钟频率为2500kHz时，汽轮机转速小于38转/分（对应频率38Hz）时，计数器就会发生图6所示的溢出情况。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能兼顾汽轮机的高转速及低转速状况，能实现全范围转速测量的自适应测频电路及其测频方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种自适应测频电路，其特征在于：包括MPU芯片，CPLD芯片，时钟基准信号发生源；

所述MPU芯片设有闸门控制端、复位端、闸门状态反馈端、溢出状态反馈端、溢出标志清除端，并设有两组数据接收端；

所述CPLD芯片设有一频率输入管脚，并内置有两个D触发器及两个计数器，所述两个D触发器分别为第一D触发器、第二D触发器，所述两个计数器分别为第一计数器、第二计数器；

所述第一D触发器的D端接到MPU芯片的闸门控制端，第一D触发器的Q端接到MPU芯片的闸门状态反馈端，并连接到第一计数器及第二计数器的CE端；

所述CPLD芯片的频率输入管脚接到第一D触发器的C端及第一计数器的C端；

所述第二D触发器的Q端接到MPU芯片的溢出状态反馈端，第二D触发器的CLR端接到MPU芯片的溢出标志清除端，第二D触发器的D端接到第二计数器的OF端；

所述第二计数器的C端接时钟基准信号发生源；

所述第一D触发器、第一计数器及第二计数器的CLR端接到MPU芯片的复位端；

所述第一计数器的数据输出端及第二计数器的数据输出端分别接到MPU芯片的两组数据接收端。

进一步的，所述第一计数器是8位计数器，所述第二计数器是16位计数器。

本发明所提供的自适应测频电路的测频方法，其特征在于，具体步骤如下：

MPU芯片先设定一个时长为定值的闸门定时器，及一个时长为定值的闸门延时器，然后从闸门控制端输出开闸门指令，并启动闸门定时器开始开闸计时；

第一D触发器的D端收到开闸门指令后，如果从其C端接收到的源频率信号捕捉到上升沿，则从其Q端输出开闸反馈信号至MPU芯片的闸门状态反馈端，同时触发第一计数器及第二计数器的CE端使能有效，使第一计数器开始对自身C端接收到的源频率信号进行脉冲计数，使第二计数器开始对自身C端接收到的时钟基准信号进行脉冲计数；