一种测量旋进频率的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于磁场测量设备技术领域，提供了一种测量旋进频率的方法及装置，所述方法包括：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，本发明专利技术通过剔除无效当前计数值，提高了旋进频率的精度和稳定度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁场测量设备
，尤其涉及一种测量旋进频率的方法及装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。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，所述装置还包括：捕获停止单元，用于停止所述捕获模块捕获所述方波信号的上升沿。在本专利技术实施例，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，本专利技术通过剔除无效当前计数值，提高了旋进频率的精度和稳定度。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的质子磁力仪控制系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的捕获模块电路结构示意图；图3是本专利技术实施例二提供的测量旋进频率的方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例二提供的滤波方法的流程示意图；图5是本专利技术实施例三提供的测量旋进频率的装置的具体结构框图；图6a、6b、6c、6d分别是不同频率下当前计数值作为样本值的正态分布图；图7a、7b、7c分别是不同频率下转化为磁场值的测试趋势图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术实施例中，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。以下结合具体实施例对本专利技术的实现进行详细描述：实施例一图1、图2示出了本专利技术实施例一提供的质子磁力仪控制系统包括用于对接收到的旋进信号进行逻辑输入缓冲和将所述旋进信号转换方波信号并逻辑缓冲输出的数字隔离单元11；用于实时提供测试时间的实时时钟单元12；用于接收所述方波信号，并通过捕获模块(图中未示出)获得所述方波信号的连续两个上升沿对应的测试时间以及所述实时时钟单元的标频值获得旋进频率的DSP信号处理单元13，所述测试时间为所述连续两个上升沿时所述实时时钟单元的记录的时间值，其中所述数字隔离单元11和实时时钟单元12的输出端分别与所述DSP信号处理单元13的第一输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量旋进频率的方法，其特征在于，所述方法包括: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及设置标频定时器；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。

【技术特征摘要】
1.一种测量旋进频率的方法，其特征在于，所述方法包括:
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及设置
标频定时器；
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。
2.根据权利要求1所述的测量旋进频率的方法，其特征在于，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。
3.根据权利要求1或2所述的测量旋进频率的方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求3所述的测量旋进频率的方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求1所述的测量旋进频率的方法，其特征在于，所述方法还

\t包括：
停止所述捕获模块捕获所述方波信号的上升沿。
6.一种测量旋进频率的装置，其特征在于，所述装置包括：
信号接收单元，用于通过捕获模块接收数字隔离单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，乔东海，杜爱民，曹馨，汤亮，支萌辉，赵琳，孙树全，李琼，唐衡，冯晓，
申请(专利权)人：苏州大学，中国科学院地质与地球物理研究所，北京奥地探测仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32