[发明专利]一种测量旋进频率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于磁场测量设备技术领域，尤其涉及一种测量旋进频率的方法及装置。

背景技术

质子旋进式磁力仪是依据质子的旋进频率来测量地磁场的仪器，它是目前世界上测量磁场强度的重要方式之一，现有质子磁力仪控制系统的精度取决于对旋进频率的准确测量，其中，测量旋进频率的方法包括以下三种：

1.直接测频法：由时基信号形成闸门，对被测信号进行计数，当闸门宽度为1s时可直接从计数器读出被测信号频率，由于计数值可能存在正负一个脉冲，故此法的绝对误差就是1Hz，其相对误差则随着被测频率的升高而降低，故此法只适于测高频而不适于测低频；

2.测周期法：由被测信号形成闸门，对时基脉冲进行计数，当闸门宽度刚好是一个被测脉冲周期时，可直接从计数器读出被测信号的周期值，该法的绝对误差是一个时基周期，其相对误差随着被测信号周期的增大而降低，故此法只适于测低频而不适于测高频；

3.等精度测频：设置两个同步闸门，同时对被测信号和时基脉冲进行计数，两个计数值之比即等于其频率比，可让闸门起点和终点均与被测脉冲正沿同步，可消除被测计数器的正负一个脉冲的误差，使其误差与被测频率无关，达到等精度测频，然而在电路上此法需要加上必要的同步器件，所以硬件设计较为复杂。

综上所述，现有旋进频率的测量方法要么适用范围有限，要么硬件电路设计过于复杂，需要一种新适合各种环境并不用额外的硬件电路的旋进频率的测量方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种测量旋进频率的方法及装置，旨在解决现有旋进频率的测量方法要么适用范围有限，要么硬件电路设计过于复杂的问题。

一方面，提供一种测量旋进频率的方法，包括：

通过捕获模块接收数字隔离单元进行隔离后输入的方波信号；

初始化实时时钟单元，以所述捕获模块的闸门时间为周期进行测量；

在所述闸门时间内，连续捕获两个信号上升沿并获取所述上升沿对应的当前定时器值并计算两定时器值之差从而获得当前计数值；

将所述闸门时间内的所有所述当前计数值进行滤波，获得有效计数值；

以所述实时时钟单元的标频值和所述有效计数值的之商作为旋进频率。

进一步地，所述方波信号为旋进信号经过模拟电路进行滤波、放大和锁相之后获得的幅值不变的方形波信号。

进一步地，所述将所述闸门时间内的所有所述当前计数值进行滤波，获得有效计数值具体为：

以所述闸门时间内的所有所述当前计数值作为样本值，计算所述样本值的均值和均方差；

根据所述均值和均方差，获取有效样本范围；

剔除所有所述当前计数值中取值在所述有效样本范围之外的所述当前计数值；

将在所述有效样本范围内所有所述当前计数值的均值作为有效计数值。

进一步地，所述有效样本范围具体为最小样本值与最大样本值之间的当前计数值，所述最小样本值为所述均值减去N倍所述均方差的差值，所述最大样本值为所述均值与N倍所述均方差的之和，所述N为大于等于3的正整数。

进一步地，所述方法还包括：

停止所述捕获模块捕获所述方波信号的上升沿。

另一方面，提供一种测量旋进频率的装置，包括：

信号接收单元，用于通过捕获模块接收数字隔离单元进行隔离后输入的方波信号；

初始计时单元，用于初始化实时时钟单元，以所述捕获模块的闸门时间为周期进行测量；

计时单元，用于当所述捕获模块捕获到所述方波信号的上升沿时，保存所述实时时钟单元的当前定时器值；

计数值获取单元，用于在所述闸门时间内，连续捕获两个信号上升沿并获取所述上升沿对应的当前定时器值并计算两定时器值之差从而获得当前计数值；

滤波单元，用于将所述闸门时间内的所有所述当前计数值进行滤波，获得有效计数值；

频率获取单元，用于以所述实时时钟单元的标频值和所述有效计数值的之商作为旋进频率。

进一步地，所述方波信号为旋进信号经过模拟电路进行滤波、放大和锁相之后获得的幅值不变的方形波信号。

进一步地，所述滤波单元具体用于以所述闸门时间内的所有所述当前计数值作为样本值，计算所述样本值的均值和均方差；根据所述均值和均方差，获取有效样本范围；剔除所有所述当前计数值中取值在所述有效样本范围之外的所述当前计数值；将在所述有效样本范围内所有所述当前计数值的均值作为有效计数值。