一种基于时域的原始信号频率计算方法与流程

1.本发明涉及原始信号频率计算方法的技术领域,特别涉及一种基于时域的原始信号频率计算方法。


背景技术：

2.自然界产生的各种信号，都是模拟信号，从我们眼睛看见的，耳朵听见的以及身体感受到的，所有的这些信号都是一个连续量。因为模拟信号保密性差，而且抗干扰能力弱，现有大部分系统中我们大多采用将模拟信号转换为数字信号，然后再做后续的处理。在电路设计中，我们常常使用各种一种基于时域的原始信号频率计算方法dc来将模拟信号转换为数字信号。那么要想获得准确的数字信号，必须保证一种基于时域的原始信号频率计算方法dc的各种指标正确。一种基于时域的原始信号频率计算方法dc的主要两大指标是分辨率和采样率。
3.要计算的是adc的采样率，所以我们是在adc的输入端，输入一个标准的正弦信号。对于一个标准的正弦信号，使用fft的方法来计算信号的频率不仅增加了计算难度，还加大了内存消耗。而且模拟信号经过ad转换以后，引入了量化误差，最后通过fft计算后将会出现谐波，这将会影响计算精度。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种计算量少降低内存消耗，有效除噪音提高精度的基于时域的原始信号频率计算方法。
5.本发明所采用的技术方案是：本发明包括模数转化器和采集装置，所述模数转化器的输入端与外部信号接入机构相连接，所述采集装置与所述模数转换器的输出端导通连接并对信号进行采集记录，该原始信号频率计算方法按以下步骤对接入信号的频率进行测算：s1.外部信号接入机构将一，所述采集装置根据测算芯片的类型，设定采样频率为fs，进而得到（n 1）个采样点[y0,y1,y2,y3...,yn]，每两个相邻的采样点之间时间间隔为，设定第一个采样点的为t0=0，则第n个采样点的时刻为；s2.抽取零点附近的前后两组采样点，得到采样点（t1,y1）和（t2,y2），建立以时间t为x轴、y为y轴的坐标轴，两组采样点记录在坐标轴上并用直线连接，该直线与时间轴y=0的交点那为（t’,0），所得到的t’为真实零点时刻的近似值；s3.随后，根据采样点（t1,y1）、（t2,y2）和以及直线与y轴交点（t’,0），并通过三点共线原理，得到公式1：，由于[（t0,y0）,（t1,y1）,（t2,y2）,（t3,y3）,...,（tn,yn）]
为已知点，根据公式1得出公式2：，根据公式1和n 1个采样点，可得到n个近似于y=0的时刻点[t
1,
t
2,
t
3，...，
tn]；s4.n个时刻点的数据为线性关系，并设线性拟合公式为，将若干个点代入拟合公式中，其中
△
t为相邻两个零点之间的时间差，同时输入正弦信号的半个周期，输入信号的频率则为
△
t的一半即公式3：；s5.将计算得到的信号频率与实际输入的正弦信号频率进行比较，若结果在误差范围内，则adc的采样率正常工作，若在误差范围外则需要人工进行调整。
[0006]
进一步，所述误差范围为0hz-0.2hz。
[0007]
进一步，所述采样率为10000hz-20000hz。
[0008]
本发明的有益效果是：由于本发明对输入的频率按照设定的采样率采集若干个点，并抽取零点附近的采样点数据，计算出零点时刻的近似值，并通过n个点拟合计算得出输入信号的频率f，在时域内对输入信号进行处理，处理过程计算量少，降低内存消耗，同时线性拟合可消除噪声的干扰，提高采集精准度。
附图说明
[0009]
图1是本发明s1中采样点的示意图；图2是本发明s2中三点共线求t0的示意图；图3是本发明s5中拟合公式的示意图。
具体实施方式
[0010]
如图1至图3所示，在本实施例中，本发明包括模数转化器和采集装置，所述模数转化器的输入端与外部信号接入机构相连接，所述采集装置与所述模数转换器的输出端导通连接并对信号进行采集记录，该原始信号频率计算方法按以下步骤对接入信号的频率进行测算：s1.外部信号接入机构将一，所述采集装置根据测算芯片的类型，设定采样频率为fs，进而得到（n 1）个采样点[y0,y1,y2,y3...,yn]，每两个相邻的采样点之间时间间隔为，设定第一个采样点的为t0=0，则第n个采样点的时刻为；s2.抽取零点附近的前后两组采样点，得到采样点（t1,y1）和（t2,y2），建立以时间t为x轴、y为y轴的坐标轴，两组采样点记录在坐标轴上并用直线连接，该直线与时间轴y=0的交点那为（t’,0），所得到的t’为真实零点时刻的近似值；s3.随后，根据采样点（t1,y1）、（t2,y2）和以及直线与y轴交点（t’,0），并通过三点共线原理，得到公式1：，由于[（t0,y0）,（t1,y1）,（t2,y2）,（t3,y3）,...,（tn,yn）]
为已知点，根据公式1得出公式2：，根据公式1和n 1个采样点，可得到n个近似于y=0的时刻点[t
1,
t
2,
t
3，...，
tn]；s4.n个时刻点的数据为线性关系，并设线性拟合公式为，将若干个点代入拟合公式中，其中
△
t为相邻两个零点之间的时间差，同时输入正弦信号的半个周期，输入信号的频率则为
△
t的一半即公式3：；s5.将计算得到的信号频率与实际输入的正弦信号频率进行比较，若结果在误差范围内，则adc的采样率正常工作，若在误差范围外则需要人工进行调整。
[0011]
在本实施例中，所述误差范围为0hz-0.2hz。
[0012]
在本实施例中，所述采样率为10000hz-20000hz。
[0013]
实施例一下列图表是设定采样率为10000hz，分别对100hz、1000hz、2000hz以及300hz的正弦信号频率做信号标记采集，并通过公式1和计算得出采集信号频率f。
[0014]
实施例二下列图表是设定采样率为10000hz，分别对100hz、1000hz、2000hz以及300hz的正弦信号频率做信号标记采集，并通过公式1和计算得出采集信号频率f。
[0015]
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。


技术特征：
1.一种基于时域的原始信号频率计算方法，其特征在于：它包括模数转化器和采集装置，所述模数转化器的输入端与外部信号接入机构相连接，所述采集装置与所述模数转换器的输出端导通连接并对信号进行采集记录，该原始信号频率计算方法按以下步骤对接入信号的频率进行测算：s1.外部信号接入机构将一，所述采集装置根据测算芯片的类型，设定采样频率为f
s
，进而得到（n 1）个采样点[y0,y1,y2,y3...,y
n
]，每两个相邻的采样点之间时间间隔为，设定第一个采样点的为t0=0，则第n个采样点的时刻为；s2.抽取零点附近的前后两组采样点，得到采样点（t1,y1）和（t2,y2），建立以时间t为x轴、y为y轴的坐标轴，两组采样点记录在坐标轴上并用直线连接，该直线与时间轴y=0的交点那为（t’,0），所得到的t’为真实零点时刻的近似值；s3.随后，根据采样点（t1,y1）、（t2,y2）和以及直线与y轴交点（t’,0），并通过三点共线原理，得到公式1：，由于[（t0,y0）,（t1,y1）,（t2,y2）,（t3,y3）,...,（t
n
,y
n
）]为已知点，根据公式1得出公式2：，根据公式1和n 1个采样点，可得到n个近似于y=0的时刻点[t
1,
t
2,
t
3，...，
t
n
]；s4.n个时刻点的数据为线性关系，并设线性拟合公式为，将若干个点代入拟合公式中，其中
△
t为相邻两个零点之间的时间差，同时输入正弦信号的半个周期，输入信号的频率则为
△
t的一半即公式3：；s5.将计算得到的信号频率与实际输入的正弦信号频率进行比较，若结果在误差范围内，则adc的采样率正常工作，若在误差范围外则需要人工进行调整。2.根据权利要求1所述的一种基于时域的原始信号频率计算方法，其特征在于：所述误差范围为0hz-0.2hz。3.根据权利要求1所述的一种基于时域的原始信号频率计算方法，其特征在于：所述采样率为10000hz-20000hz。

技术总结
本发明旨在提供一种计算量少降低内存消耗，有效除噪音提高精度的基于时域的原始信号频率计算方法。本发明包括模数转化器和采集装置，所述模数转化器的输入端与外部信号接入机构相连接，所述采集装置与所述模数转换器的输出端导通连接并对信号进行采集记录，在时域内对采集的数据进行处理，对多个采集点线性拟合，提高计算精度进一步消除噪声干扰。本发明应用于原始信号频率计算方法的技术领域。应用于原始信号频率计算方法的技术领域。应用于原始信号频率计算方法的技术领域。


技术研发人员：刘静 张国富
受保护的技术使用者：成都市运泰利自动化设备有限公司
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/2/3