一种基于双系统的高精度光纤测频传感器技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于双系统的高精度光纤测频传感器，该系统采用单片机系统和DSP系统的双CPU硬件结构，可分别实现数据的高速、高精度采样和针对采样数据的复杂测频算法，保证测频系统的精确性，同时单片机系统和DSP系统之间采用异步串行通信方式，可实现大量数据即时稳定的传输，保证测频系统的实时性和稳定性。

A high precision optical frequency measurement sensor based on dual system

The utility model relates to a high precision frequency measurement based on optical fiber sensor system, double CPU hardware structure of the system using single chip microcomputer system and DSP system, can achieve high-speed and high-precision data sampling and the sampling data of complex frequency measurement algorithm, to ensure the accuracy of frequency measurement system, the serial communication mode asynchronous between SCM system and DSP system, which can realize data transmission real-time stable, real-time and stability of frequency measurement system.

【技术实现步骤摘要】

技术涉及转子转动频率测量
，具体地说，涉及一种基于双系统的高精度光纤测频传感器。
技术介绍
转子转动频率是社会生活、生产实际中特别重要的参数之一。近年来，国内外各具特色的频率测量仪器层出不穷，目前普遍采用磁电式测频传感器来测量转频，其原理简单、安装要求低、测频精度高。然而，磁电式测频传感器存在诸多问题，如抗电磁干扰能力较差、耐压等级较低等。光纤传感器通过光纤来测量和传输信号，具有良好的绝缘特性和抗干扰能力，特别适用于高压和强电磁干扰环境。光纤测频通过光纤头垂直照射到转子叶片并接收反射光，光信号需要经过相应的硬件电路的处理实现频率的测定。随着信号处理技术的发展，以DSP为代表的微处理器技术日臻成熟，得到了广泛的应用，它可以运行复杂的算法，得到精确的测量结果。然而，DSP自带的A/D转化模块精度相对较低，不能满足高精度采样要求，且A/D采样过程占用了大量的DSP内存，无法实现复杂算法实时高效运行。
技术实现思路
要解决的技术问题本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于双系统的高精度光纤测频传感器，该系统采用单片机系统和DSP系统的双CPU硬件结构，可分别实现数据的高速、高精度采样和针对采样数据的复杂测频算法，保证测频系统的精确性，同时单片机系统和DSP系统之间采用异步串行通信方式，可实现大量数据即时稳定的传输，保证测频系统的实时性和稳定性。技术方案一种基于双系统的高精度光纤测频传感器，其特征在于包括光纤探头、光电转换模块、电压调理模块、单片机系统和DSP系统；其中，单片机系统包括单片机芯片和第一SCI模块；DSP系统包括DSP芯片、第二SCI模块和LCD显示；光纤探头将光源照射到待测转子叶片上，将接收到的反射光输入到光电转换模块中，将光信号转化为电压信号，接着通过电压调理模块，将电压幅值调整到满足量程要求后输入到单片机系统中，在该系统中进行A/D转换，完成数据采样，然后将得到的采样数据通过异步串行通讯的方式实时地传输给DSP系统，在DSP系统中运行高精度测频算法，精确地求出待测转子转动的频率，并显示在LCD显示上。所述的单片机芯片型号为STM32F373R。所述的DSP芯片型号为TMS320F28335。所述的第一SCI模块和第二SCI模块采用的芯片型号为MAX3232。有益效果本专利技术提出的一种基于双系统的高精度光纤测频传感器，有益效果如下：(1)本技术采用STM32F373R作为单片机系统的芯片进行数据采样，其转换精度可达16位，远高于一般的DSP内部AD，使采样数据更准确，提高采样系统的精确度；(2)本技术采用TMS320F28335作为DSP系统的芯片进行数据处理，可采用复杂的智能测频算法，实现高精度的频率测定；(3)本技术采用SCI串口，实现单片机系统和DSP系统的异步串行通讯，可将在单片机系统中转换得到的采样值实时、准确地传给DSP系统，能够保证整个系统的稳定性、实时性和准确性；(4)本技术采用STM32单片机与DSP双CPU系统结构实现数据的采集和处理，同时发挥二者的优势，充分利用了硬件的片内资源，使整个硬件系统的性能得到大幅度提升。附图说明图1是本技术一种基于双系统的高精度光纤测频传感器的组成框图；其中：1为光纤探头；2为光电转换模块；3为电压调理模块；4为单片机芯片；5为单片机系统SCI模块；6为DSP芯片；7为DSP系统SCI模块；8为DSP系统LCD显示。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：一种基于双系统的高精度光纤测频传感器，包括光纤探头、光电转换模块、电压调理模块、单片机系统和DSP系统；其中，单片机系统包括单片机芯片和串行通信模块；DSP系统包括DSP芯片、串行通信模块和LCD显示；光纤探头将光源照射到待测转子叶片上，将接收到的反射光输入到所述的光电转换模块中，将光信号转化为电压信号，接着通过电压调理模块，将电压幅值调整到满足量程要求后输入到单片机系统中，在该系统中进行A/D转换，即将模拟量转化为数字量，完成数据采样，将单片机芯片与SCI芯片连接，同样将DSP芯片和相同型号的SCI芯片连接，然后使用串口线将两个异步串口相连，将采样得到的数据通过异步串行通信的方式实时稳定地传输给DSP系统，在DSP系统中利用智能测频算法，精确地求出转子转动频率，并显示在LCD上；作为本技术更进一步的改进，所述的单片机芯片型号为STM32F373R；作为本技术更进一步的改进，所述的DSP芯片型号为TMS320F28335；作为本技术更进一步的改进，所述的SCI模块采用的芯片型号为MAX3232。参考图1，本技术所述的一种基于双系统的高精度光纤测频传感器包括光纤探头1、光电转换模块2、电压调理模块3、单片机系统和DSP系统；所述的单片机系统中，单片机芯片4采用STM32F373R，SCI串口芯片5采用MAX3232；所述的DSP系统当中，DSP芯片6采用TMS320F28335，SCI串口芯片7同样采用MAX3232。所述的单片机系统中，单片机芯片4和该系统中的SCI芯片5相连，实现了单片机系统异步通信串口的搭建。所述的DSP系统中，DSP芯片6和该系统中的SCI芯片7，实现了DSP系统异步通信串口的搭建。使用串口线(两端均为9孔D型插头)将单片机系统中的SCI异步串口与DSP系统中的SCI异步串口相连，在硬件上实现了单片机系统与DSP系统的串行通信。光纤探头1将光源照射到待测转子叶片上，然后将接收到的反射光输入到光电转换模块2中，将光信号转化为电压信号，接着通过电压调理模块3，将该电压幅值调整到2.2V～3.6V后输入到单片机系统中进行A/D转换，完成数据采样，然后将得到的采样数据通过异步串行通讯的方式实时地传输给DSP系统，在DSP系统中运行高精度测频算法，精确地求出待测转子转动的频率，并显示在LCD8上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双系统的高精度光纤测频传感器，其特征在于包括光纤探头(1)、光电转换模块(2)、电压调理模块(3)、单片机系统和DSP系统；其中，单片机系统包括单片机芯片(4)和第一SCI模块(5)；DSP系统包括DSP芯片(6)、第二SCI模块(7)和LCD显示(8)；光纤探头(1)将光源照射到待测转子叶片上，将接收到的反射光输入到光电转换模块(2)中，将光信号转化为电压信号，接着通过电压调理模块(3)，将电压幅值调整到满足量程要求后输入到单片机系统中，在该系统中进行A/D转换，完成数据采样，然后将得到的采样数据通过异步串行通讯的方式实时地传输给DSP系统，在DSP系统中运行高精度测频算法，精确地求出待测转子转动的频率，并显示在LCD显示(8)上。

【技术特征摘要】
1.一种基于双系统的高精度光纤测频传感器，其特征在于包括光纤探头(1)、光电转换模块(2)、电压调理模块(3)、单片机系统和DSP系统；其中，单片机系统包括单片机芯片(4)和第一SCI模块(5)；DSP系统包括DSP芯片(6)、第二SCI模块(7)和LCD显示(8)；光纤探头(1)将光源照射到待测转子叶片上，将接收到的反射光输入到光电转换模块(2)中，将光信号转化为电压信号，接着通过电压调理模块(3)，将电压幅值调整到满足量程要求后输入到单片机系统中，在该系统中进行A/D转换，完成数据采样，然后将得到的采样数据通过异步串...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭迎清，吕升，杜玉环，赵志远，田放，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61