一种高精度的时间测量方法、系统及设备与流程

1.本发明属于时间信号测量领域，具体涉及一种高精度的时间测量方法、系统及设备。


背景技术：

2.目前使用超声波在流体中正反向传播的时间差来表征流体的流速，时间差越大证明流体流速越大，反之证明流速小，所以测量时间差的精度大小就代表了测量流体流速的精度大小。因此，想要提高测量精度就要不断地提高测量时间差的精度，测量时间差的精度取决于测量时钟的精度。时钟精度越大，对时间测量信号就越准确，因此在现有技术中，常常通过提高系统时钟频率来提高时钟精度，但是会导致功耗大幅提高，并且系统时钟达到100mhz之后，再提高时钟频率会变得非常困难，并且功耗会成倍增加。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种高精度的时间测量方法、系统及设备解决了现有技术中存在的问题。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种高精度的时间测量方法，包括：
5.获取待测量时间信号，并将待测量时间信号方波化，得到待测量时间方波；
6.获取原始时钟信号，并将原始时钟信号进行移相，得到移相方波；
7.通过移相方波对待测量时间方波进行测量，得到待测量时间信号的测量结果。
8.进一步地，所述将原始时钟信号进行移相，得到移相方波包括：
9.将原始时钟信号进行四移相、八移相、十六移相或者三十二移相，得到四路、八路、十六路或者三十二路移相方波。
10.进一步地，所述将原始时钟信号进行四移相、八移相、十六移相或者三十二移相，包括：
11.将相移间距设置为90度，并根据相移间距将原始时钟信号移相四次，得到四路移相方波；
12.或者，将相移间距设置为45度，并根据相移间距将原始时钟信号移相八次，得到八路移相方波；
13.或者，将相移间距设置为22.5度，并根据相移间距将原始时钟信号移相十六次，得到十六路移相方波；
14.或者，将相移间距设置为11.25度，并根据相移间距将原始时钟信号移相三十二次，得到三十二路移相方波。
15.进一步地，所述通过移相方波对待测量时间方波进行测量，包括：
16.以待测量时间方波的上升沿为计数起始点，以待测量时间方波的下降沿计数终止点；
17.获取计数起始点与计数终止点之间移相方波的脉冲个数，得到计数结果；
18.根据计数结果，获取待测量时间信号的测量结果，所述测量结果表示待测量时间的长度。
19.进一步地，所述计数结果包括四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数结果。
20.进一步地，所述根据计数结果，获取待测量时间信号的测量结果，包括：
21.将四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数结果相加，得到四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数总和；
22.将四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数总和归一化，得到归一化结果；
23.将归一化结果作为待测量时间对应的脉冲个数，并根据待测量时间对应的脉冲个数获取待测量时间的长度，得到待测量时间信号的测量结果。
24.进一步地，所述测量结果的精度为：
25.δ＝1/cnt
归一
26.其中，δ表示测量结果的精度，cnt
归一
表示归一化结果。
27.第二方面，本技术实施例提供了一种高精度的时间测量系统，包括整形模块、移相模块以及测量模块；
28.所述整形模块用于，获取待测量时间信号，并将待测量时间信号方波化，得到待测量时间方波；
29.所述移相模块用于，获取原始时钟信号，并将原始时钟信号进行移相，得到移相方波；
30.所述测量模块用于，通过移相方波对待测量时间方波进行测量，得到待测量时间信号的测量结果。
31.第三方面，本技术实施例提供了一种高精度的时间测量设备，包括存储器和处理器，所述存储器与处理器之间通过总线相互连接；
32.所述存储器存储计算机执行指令；
33.所述处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器执行如实施例1所述的高精度的时间测量方法。
34.本发明的有益效果为：
35.(1)本发明提供了一种高精度的时间测量方法、系统及设备，将原始时钟信号进行移相，获取移相方波，再通过移相方波对待测量时间方波进行测量，得到待测量时间信号的测量结果，可以减小时间信号的测量误差。
36.(2)本发明可以在时钟精度不变的情况，提高低速时钟对时间信号测量的精度，同时没有增加功耗，可以应用于长期采用电池供电的测量系统中。
附图说明
37.图1为本技术实施例提供的一种高精度的时间测量方法的流程图。
38.图2为本技术实施例提供中将原始时钟信号进行八路移相后的脉冲计数示意图。
39.图3为本技术实施例提供的一种高精度的时间测量系统的结构示意图。
40.图4为本技术实施例提供的一种高精度的时间测量设备的结构示意图。
41.其中，31-整形模块、32-移相模块、33-测量模块、40提高时间信号测量精度的设备、41-存储器、42-处理器、43-总线。
42.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
43.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
44.下面结合附图详细说明本发明的实施例。
45.实施例1
46.在现有技术中，常常通过时钟信号来测量时间信号，但是时钟信号的时钟精度往往较低，导致测量出的时间偏差较大，因此需要提升测量精度，来提升测量时间的准确性。
47.如图1所示，为了解决现有技术中的问题，本技术实施例提供了一种高精度的时间测量方法，包括：
48.s11、获取待测量时间信号，并将待测量时间信号方波化，得到待测量时间方波；
49.s12、获取原始时钟信号，并将原始时钟信号进行移相，得到移相方波；
50.s13、通过移相方波对待测量时间方波进行测量，得到待测量时间信号的测量结果。原始时钟信号为低速时钟信号，使用原始时钟信号测量时间，会导致偏差较大。
51.通过对原始时钟信号进行处理，然后获取移相方波，通过移相方波对待测量时间方波进行测量，得到待测量时间信号的测量结果。提高了低速时钟信号测量时间信号的测量精度，解决了现有技术通过提高系统时钟频率来提高测量精度，导致的功耗成倍增加的问题。本发明在低功耗测试领域(比如：超声波水表、超声波热表以及超声波气表等等)中，对需要电池供电的设备有着非常重要的作用，可以大幅度降低电池消耗，延长产品的使用时间。
52.将待测量时间信号方波化，通过时钟信号获取待测量时间信号的脉冲个数，从而根据获取的脉冲个数以及时钟信号的脉冲周期，获取待测量时间信号的测量结果。
53.在一种可能的实施方式中，所述将原始时钟信号进行移相，得到移相方波包括：
54.将原始时钟信号进行四移相、八移相、十六移相或者三十二移相，得到四路、八路、十六路或者三十二路移相方波。
55.例如，在本实施例中将原始时钟信号进行八移相，得到八路移相方波。
56.在一种可能的实施方式中，所述将原始时钟信号进行四移相、八移相、十六移相或者三十二移相，包括：
57.将相移间距设置为90度，并根据相移间距将原始时钟信号移相四次，得到四路移相方波；
58.或者，将相移间距设置为45度，并根据相移间距将原始时钟信号移相八次，得到八路移相方波；
59.或者，将相移间距设置为22.5度，并根据相移间距将原始时钟信号移相十六次，得到十六路移相方波；
60.或者，将相移间距设置为11.25度，并根据相移间距将原始时钟信号移相三十二次，得到三十二路移相方波。
61.在一种可能的实施方式中，所述通过移相方波对待测量时间方波进行测量，包括：
62.以待测量时间方波的上升沿为计数起始点，以待测量时间方波的下降沿计数终止点。
63.获取计数起始点与计数终止点之间移相方波的脉冲个数，得到计数结果。
64.根据计数结果，获取待测量时间信号的测量结果，所述测量结果表示待测量时间的长度。
65.如图2所示，对原始时钟信号进行八移相后，设置计数起始点和计数终止点，从而可以开始计数，分别获取每路移相方波在计数起始点与计数终止点之间的脉冲个数，分别获取每路移相方波的计数结果。
66.图2中的数字表示脉冲序号，计数时仅在时钟上升沿计数，下降沿不计数，由于原始时钟信号的首波上升沿跟被测信号上升沿同步，所以无法识别计数。值得说明的是，虽然本实施例采用了上升沿计数方式，但不仅限于上升沿计数，还可以是下降沿计数，或者上升沿和下降沿同时计数的方式。
67.在一种可能的实施方式中，所述计数结果包括四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数结果。
68.在一种可能的实施方式中，所述根据计数结果，获取待测量时间信号的测量结果，包括：
69.将四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数结果相加，得到四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数总和。
70.将四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数总和归一化，得到归一化结果。
71.将归一化结果作为待测量时间对应的脉冲个数，并根据待测量时间对应的脉冲个数获取待测量时间的长度，得到待测量时间信号的测量结果。
72.在一种可能的实施方式中，所述测量结果的精度为：
73.δ＝1/cnt
归一
74.其中，δ表示测量结果的精度，cnt
归一
表示归一化结果。
75.在本实施例中，通过原始时钟信号对待测量时间方波进行测量，测量方法为：根据设置的计数起始点和计数终止点，获取原始时钟信号在计数起始点与计数终止点之间的脉冲个数，得到原始时钟信号的脉冲个数cnt0为n个，将原始时钟信号的脉冲个数cnt0作为待测量时间方波的脉冲个数，获取待测量时间的长度，得到待测量时间信号的测量结果。
76.通过原始时钟信号测量对待测量时间方波测量的精度δ'为：
[0077][0078]
其中，n表示原始时钟信号的脉冲个数。
[0079]
在原始时钟信号经过八移相后，可以得到第一路移相方波的计数结果cnt1为n 1，
第二路移相方波的计数结果cnt2为n 1，第三路移相方波的计数结果cnt3为n 1，第四路移相方波的计数结果cnt4为n 1，第五路移相方波的计数结果cnt5为n 1，第六路移相方波的计数结果cnt6为n，第七路移相方波的计数结果cnt7为n，第八路移相方波的计数结果cnt8为n。
[0080]
然后可以将第一路移相方波至第八路移相方波的计数结果相加，得到八路移相方波的计数总和cnt
总
为：
[0081]
cnt
总
＝(n 1) (n 1) (n 1) (n 1) (n 1) n n n
[0082]
将计数总和cnt
总
归一化，得到归一化结果cnt
归一
为：
[0083][0084]
其中，m表示移相次数，m＝8。
[0085]
并根据归一化结果获取测量结果的精度为：
[0086][0087]
通过上述实施例可以看出，在使用原始时钟信号时，其测量精度为在使用本实施所述方案后，获得的测量精度为使用本实施所述方案获得的测量精度明显高于现有技术获得的测量精度。
[0088]
本发明有利于使用低时钟精度获取高时钟精度，能够降低功耗，可以应用于长期采用电池供电的测量系统中。
[0089]
实施例2
[0090]
如图3所示，本实施例提供了一种高精度的时间测量系统，包括整形模块31、移相模块32以及测量模块33；
[0091]
所述整形模块31用于，获取待测量时间信号，并将待测量时间信号方波化，得到待测量时间方波；
[0092]
所述移相模块32用于，获取原始时钟信号，并将原始时钟信号进行移相，得到移相方波；
[0093]
所述测量模块33用于，通过移相方波对待测量时间方波进行测量，得到待测量时间信号的测量结果。
[0094]
在一种可能的实施方式中，移相模块32具体用于，获取原始时钟信号，将原始时钟信号进行四移相、八移相、十六移相或者三十二移相，得到四路、八路、十六路或者三十二路移相方波。
[0095]
可选的，所述将原始时钟信号进行四移相、八移相、十六移相或者三十二移相，包括：
[0096]
将相移间距设置为90度，并根据相移间距将原始时钟信号移相四次，得到四路移相方波。
[0097]
或者，将相移间距设置为45度，并根据相移间距将原始时钟信号移相八次，得到八路移相方波。
[0098]
或者，将相移间距设置为22.5度，并根据相移间距将原始时钟信号移相十六次，得到十六路移相方波。
[0099]
或者，将相移间距设置为11.25度，并根据相移间距将原始时钟信号移相三十二次，得到三十二路移相方波。
[0100]
在一种可能的实施方式中，测量模块33具体用于，以待测量时间方波的上升沿为计数起始点，以待测量时间方波的下降沿计数终止点；获取计数起始点与计数终止点之间移相方波的脉冲个数，得到计数结果；根据计数结果，获取待测量时间信号的测量结果，所述测量结果表示待测量时间的长度。
[0101]
可选的，所述计数结果包括四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数结果。
[0102]
可选的，所述根据计数结果，获取待测量时间信号的测量结果，包括：
[0103]
将四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数结果相加，得到四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数总和；
[0104]
将四路、八路、十六路或者三十二路移相方波的计数总和归一化，得到归一化结果；
[0105]
将归一化结果作为待测量时间对应的脉冲个数，并根据待测量时间对应的脉冲个数获取待测量时间的长度，得到待测量时间信号的测量结果。
[0106]
可选的，所述测量结果的精度为：
[0107]
δ＝1/cnt
归一
[0108]
其中，δ表示测量结果的精度，cnt
归一
表示归一化结果。
[0109]
本实施例所述的一种提高时间信号测量精度的系统可以执行实施例1所述的技术方案，其有益效果类似，此处不再进行赘述。
[0110]
实施例3
[0111]
如图4所示，本实施例提供了一种提高时间信号测量精度的设备，该提高时间信号测量精度的设备40包括存储器41和处理器42，所述存储器41与处理器42之间通过总线43相互连接；
[0112]
所述存储器41存储计算机执行指令；
[0113]
所述处理器42执行存储器存储的计算机执行指令，使得处理器执行如实施例1所述的一种高精度的时间测量方法。
[0114]
实施例4
[0115]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当计算机执行指令被处理器执行时用于实现实施例1所述的一种高精度的时间测量方法。
[0116]
实施例5
[0117]
本技术实施例还可以提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的一种高精度的时间测量方法。
[0118]
本发明提供了一种高精度的时间测量方法、系统及设备，将原始时钟信号进行移相，获取移相方波，再通过移相方波对待测量时间方波进行测量，得到待测量时间信号的测量结果，可以减小时间信号的测量误差。
[0119]
本发明可以在时钟精度不变的情况，提高低速时钟对时间信号测量的精度，同时没有增加功耗，可以应用于长期采用电池供电的测量系统中。
[0120]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0121]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
[0122]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求书来限制。