一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，以红外热轴通道监视诊断系统为基础，在分析诊断设备与监测终端上分别设置频率测量模块，所述频率测量模块包括整形电路、FPGA测量模块和控制计算模块，所述整形电路接收音频信号进行整形后输出至FPGA测量模块；所述FPGA测量模块采用多周期同步测量技术测量标准时钟信号和输入待测信号个数，并送至控制计算模块；所述控制计算模块接收标准时钟信号和输入待测信号个数，计算输入待测信号频率。该方法使用FPGA测量信号频率，减小测量误差，提高测量精度，实时监测信号频率，为故障判定提供依据。

Method for measuring audio channel frequency of infrared shaft temperature detecting system

The invention discloses an infrared axle temperature detection system of audio channel frequency measurement method, the infrared thermal shaft tunnel monitoring and diagnosis system based on analysis of diagnostic equipment and monitoring terminal are respectively arranged on the frequency measurement module, the frequency measurement module comprises a shaping circuit, FPGA measuring module and control calculation module, the receiving shaping circuit the audio signal after shaping the output to the FPGA measurement module; the FPGA measuring module uses synchronous multi cycle measurement technology standard clock signal and the input signal number to be measured, and sent to the control calculation module; the control module receives the calculated standard clock signal and the input signal to be measured and the number of input signal frequency calculation. The method uses FPGA to measure the signal frequency, reduces the measurement error, improves the measurement accuracy, and monitors the signal frequency in real time.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外线轴温探测系统自动检测领域，具体涉及一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法。
技术介绍
铁路系统广泛采用红外线轴温探测系统对车辆轴温进行实时监测。系统主要由红外主机、音频通道和监测中心组成，有效预防了车辆热切轴，在保障行车安全方面取得了良好效果，发挥了重要作用。红外线轴温探测系统通讯协议往往是不公开的，即使获取了音频信号解码数据，也不能得知数据含义，无法判定系统是否故障。通过测量音频信号频率，可以获取线路状态，为故障判定提供依据。目前频率测量方法主要有时域测频法和频域测频法两种。时域测频法一般使用微处理器，如单片机，进行过零周期检测，然而单片机工作频率偏低，计数频率不高，导致测量精度较差。频域测频法采用频谱分析技术，如快速傅立叶变换(FFT)，但是FFT需要整周期采样，而音频信号属于非线性调制，难以对所有成分都进行整周期采样，不能满足要求。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，使用现场可编程门阵列(FPGA)测量信号频率，减小测量误差，提高测量精度，实时监测信号频率，为故障判定提供依据。本专利技术是红外热轴通道监视诊断系统的扩展和延伸，该系统内容详见技术《一种红外热轴通道监视诊断系统》，专利号：ZL201420533301.6。通过以下技术方案实现，一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，其特征在于，以红外热轴通道监视诊断系统为基础，在分析诊断设备与监测终端上分别设置频率测量模块，所述频率测量模块包括整形电路、FPGA测量模块和控制计算模块，所述整形电路接收音频信号进行整形后输出至FPGA测量模块；所述FPGA测量模块采用多周期同步测量技术测量标准时钟信号和输入待测信号个数，并送至控制计算模块；所述控制计算模块接收标准时钟信号和输入待测信号个数，计算输入待测信号频率。作为上述技术方案的优选，所述整形电路使用高速比较器构成滞回比较器电路，将音频信号转换为矩形波信号。作为上述技术方案的优选，所述FPGA测量模块包括锁相环倍频模块、延时消抖模块、预置门设置模块、测量计数模块和串口通信模块，所述锁相环倍频模块对系统时钟信号进行倍频，输出更高频率时钟信号，作为标准时钟信号，标准时钟信号分别输入延时消抖模块、预置门设置模块和测量计数模块；所述延时消抖模块对输入待测信号进行处理，去除信号毛刺，减小测量误差，并将处理后信号输入至预置门设置模块和测量计数模块；所述预置门设置模块测量标准时钟信号和输入待测信号个数，确定闸门时间，并将闸门时间控制信号输入至测量计数模块；所述测量计数模块在闸门时间控制下，测量标准时钟信号和输入待测信号个数，并将测量计数结果输入至串口通信模块；所述串口通信模块将标准时钟信号和输入待测信号个数传送至控制计算模块。作为上述技术方案的优选，所述控制计算模块的具体工作流程如下：(1)开始；(2)初始化包括系统时钟、输入输出接口；(3)下发读取数据指令至FPGA测量模块；(4)接收标准时钟信号和输入待测信号个数；(5)计算输入待测信号频率；(6)返回步骤(3)。有益效果：本专利技术提供了一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，使用FPGA测量信号频率，减小测量误差，提高测量精度，实时监测信号频率，为故障判定提供依据。附图说明图1是本专利技术系统结构示意图；图2是本专利技术频率测量模块结构框图；图3是本专利技术FPGA测量原理图；图4是本专利技术FPGA测量时序图；图5是本专利技术FPGA测量模块结构框图；图6是本专利技术频率测量流程图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，红外线轴温探测系统包括探测站、音频通道、监测中心和监控机房，探测站设置有红外主机，红外主机通过调制解调器连接音频通道；音频通道设置有接线盒和配线架，接线盒连接探测站，配线架接入监测中心；监测中心设置有调制解调器，监控机房设置有监控主机，配线架通过调制解调器连接监控主机。红外热轴通道监视诊断系统包括监测终端、分析诊断设备和监视诊断平台。监测终端部署在探测站，连接音频通道，对其进行监测；分析诊断设备部署在监测中心，接入音频通道，并与监控网络相连；监视诊断平台部署在监控机房，与监控网络相连。频率测量模块是监测终端和分析诊断设备的重要组成部分，可获取红外线轴温探测系统线路信号频率，为系统故障判定提供依据。如图2所示，频率测量模块包括整形电路、FPGA测量模块和控制计算模块。整形电路使用高速比较器构成滞回比较器电路，将音频信号转换为矩形波信号。矩形波信号有抖动现象，输入FPGA测量模块后，编写延时消抖程序，校正信号。FPGA测量模块采用多周期同步测量技术，闸门时间与输入待测信号同步。测量频率相对误差仅与闸门时间和标准时钟信号频率有关，与输入待测信号频率无关，实现等精度测量。控制计算模块接收FPGA测量模块上传的标准时钟信号和输入待测信号个数，计算输入待测信号频率。根据音频信号频率，可判定红外线轴温探测系统是否发生故障。如图3所示，触发器D端连接预置闸门控制信号，CLK端连接输入待测信号，CLR端连接清零信号，Q端输出实际闸门控制信号。SCNT和XCNT是两个高速计数器，SENA和XENA是使能端，连接实际闸门控制信号；SCLK和XCLK是输入端，分别连接标准时钟信号和输入待测信号；SCLR和XCLR是清零端，连接清零信号；SOUT和XOUT是输出端，输出计数结果。尚未测频时，预置闸门控制信号低电平，实际闸门控制信号低电平，两个计数器不工作。测频前，清零信号将触发器和两个计数器清零。开始测频时，预置闸门控制信号上升沿到来，等到输入待测信号上升沿到来时，两个计数器开始工作。时间T0后，预置闸门控制信号下降沿到来，等到输入待测信号上升沿到来时，两个计数器停止工作，计数时间T1，完成一次测频过程。如图4所示，预置闸门时间T0，实际闸门时间T1，标准时钟信号个数Ns，输入待测信号个数Nx。设标准时钟信号频率为fs，输入待测信号频率为fx，则：fx=NXNS×fS---(1)]]>设输入待测信号频率真实值为fxe，测频相对误差为δ，则：δ=|fxe-fx|fxe×100%---(2)]]>计数开始和结束均由输入待测信号上升沿控制，故Nx无误差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，其特征在于，以红外热轴通道监视诊断系统为基础，在分析诊断设备与监测终端上分别设置频率测量模块，所述频率测量模块包括整形电路、FPGA测量模块和控制计算模块，所述整形电路接收音频信号进行整形后输出至FPGA测量模块；所述FPGA测量模块采用多周期同步测量技术测量标准时钟信号和输入待测信号个数，并送至控制计算模块；所述控制计算模块接收标准时钟信号和输入待测信号个数，计算输入待测信号频率。

【技术特征摘要】
1.一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，其特征在于，以红外热轴通道监视
诊断系统为基础，在分析诊断设备与监测终端上分别设置频率测量模块，所述频率测量模块包
括整形电路、FPGA测量模块和控制计算模块，所述整形电路接收音频信号进行整形后输出至
FPGA测量模块；所述FPGA测量模块采用多周期同步测量技术测量标准时钟信号和输入待测
信号个数，并送至控制计算模块；所述控制计算模块接收标准时钟信号和输入待测信号个数，
计算输入待测信号频率。
2.根据权利要求1所述的一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，其特征在于，
所述整形电路使用高速比较器构成滞回比较器电路，将音频信号转换为矩形波信号。
3.根据权利要求1所述的一种红外线轴温探测系统音频通道频率测量方法，其特征在于，
所述FPGA测量模块包括锁相环倍频模块、延时消抖模块、预置门设置模块、测量计数模块和
串口通信模块，所述锁相环倍频模块对系统时钟信号进行倍频，输出更高频率时钟信...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈夕松，朱文龙，缪锐，方鑫，王凯，金玉书，陈国平，祁大伟，
申请(专利权)人：南京富岛信息工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32