一種測量旋進頻率的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于磁場測量設備技術領域，尤其涉及一種測量旋進頻率的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]質子旋進式磁力儀是依據質子的旋進頻率來測量地磁場的儀器，它是目前世界上測量磁場強度的重要方式之一，現有質子磁力儀控制系統的精度取決于對旋進頻率的準確測量，其中，測量旋進頻率的方法包括以下三種:
[0003]1.直接測頻法:由時基信號形成閘門，對被測信號進行計數，當閘門寬度為Is時可直接從計數器讀出被測信號頻率，由于計數值可能存在正負一個脈沖，故此法的絕對誤差就是1Hz，其相對誤差則隨著被測頻率的升高而降低，故此法只適于測高頻而不適于測低頻；
[0004]2.測周期法:由被測信號形成閘門，對時基脈沖進行計數，當閘門寬度剛好是一個被測脈沖周期時，可直接從計數器讀出被測信號的周期值，該法的絕對誤差是一個時基周期，其相對誤差隨著被測信號周期的增大而降低，故此法只適于測低頻而不適于測高頻；
[0005]3.等精度測頻:設置兩個同步閘門，同時對被測信號和時基脈沖進行計數，兩個計數值之比即等于其頻率比，可讓閘門起點和終點均與被測脈沖正沿同步，可消除被測計數器的正負一個脈沖的誤差，使其誤差與被測頻率無關，達到等精度測頻，然而在電路上此法需要加上必要的同步器件，所以硬件設計較為復雜。
[0006]綜上所述，現有旋進頻率的測量方法要么適用范圍有限，要么硬件電路設計過于復雜，需要一種新適合各種環境并不用額外的硬件電路的旋進頻率的測量方法。
【發明內容】
[0007]本發明實施例提供了一種測量旋進頻率的方法及裝置，旨在解決現有旋進頻率的測量方法要么適用范圍有限，要么硬件電路設計過于復雜的問題。
[0008]—方面，提供一種測量旋進頻率的方法，包括:
[0009]通過捕獲模塊接收數字隔離單元進行隔離后輸入的方波信號；
[0010]初始化實時時鐘單元，以所述捕獲模塊的閘門時間為周期進行測量；
[0011]在所述閘門時間內，連續捕獲兩個信號上升沿并獲取所述上升沿對應的當前定時器值并計算兩定時器值之差從而獲得當前計數值；
[0012]將所述閘門時間內的所有所述當前計數值進行濾波，獲得有效計數值；
[0013]以所述實時時鐘單元的標頻值和所述有效計數值的之商作為旋進頻率。
[0014]進一步地，所述方波信號為旋進信號經過模擬電路進行濾波、放大和鎖相之后獲得的幅值不變的方形波信號。
[0015]進一步地，所述將所述閘門時間內的所有所述當前計數值進行濾波，獲得有效計數值具體為:
[0016]以所述閘門時間內的所有所述當前計數值作為樣本值，計算所述樣本值的均值和均方差；
[0017]根據所述均值和均方差，獲取有效樣本范圍；
[0018]剔除所有所述當前計數值中取值在所述有效樣本范圍之外的所述當前計數值；
[0019]將在所述有效樣本范圍內所有所述當前計數值的均值作為有效計數值。
[0020]進一步地，所述有效樣本范圍具體為最小樣本值與最大樣本值之間的當前計數值，所述最小樣本值為所述均值減去N倍所述均方差的差值，所述最大樣本值為所述均值與N倍所述均方差的之和，所述N為大于等于3的正整數。
[0021 ] 進一步地，所述方法還包括:
[0022]停止所述捕獲模塊捕獲所述方波信號的上升沿。
[0023]另一方面，提供一種測量旋進頻率的裝置，包括:
[0024]信號接收單元，用于通過捕獲模塊接收數字隔離單元進行隔離后輸入的方波信號;
[0025]初始計時單元，用于初始化實時時鐘單元，以所述捕獲模塊的閘門時間為周期進行測量；
[0026]計時單元，用于當所述捕獲模塊捕獲到所述方波信號的上升沿時，保存所述實時時鐘單元的當前定時器值；
[0027]計數值獲取單元，用于在所述閘門時間內，連續捕獲兩個信號上升沿并獲取所述上升沿對應的當前定時器值并計算兩定時器值之差從而獲得當前計數值；
[0028]濾波單元，用于將所述閘門時間內的所有所述當前計數值進行濾波，獲得有效計數值；
[0029]頻率獲取單元，用于以所述實時時鐘單元的標頻值和所述有效計數值的之商作為旋進頻率。
[0030]進一步地，所述方波信號為旋進信號經過模擬電路進行濾波、放大和鎖相之后獲得的幅值不變的方形波信號。
[0031]進一步地，所述濾波單元具體用于以所述閘門時間內的所有所述當前計數值作為樣本值，計算所述樣本值的均值和均方差；根據所述均值和均方差，獲取有效樣本范圍；剔除所有所述當前計數值中取值在所述有效樣本范圍之外的所述當前計數值；將在所述有效樣本范圍內所有所述當前計數值的均值作為有效計數值。
[0032]進一步地，所述有效樣本范圍具體為最小樣本值與最大樣本值之間的當前計數值，所述最小樣本值為所述均值減去N倍所述均方差的差值，所述最大樣本值為所述均值與N倍所述均方差的之和，所述N為大于等于3的正整數。
[0033]進一步地，所述裝置還包括:
[0034]捕獲停止單元，用于停止所述捕獲模塊捕獲所述方波信號的上升沿。
[0035]在本發明實施例，通過捕獲模塊接收數字隔離單元進行隔離后輸入的方波信號；初始化實時時鐘單元，以所述捕獲模塊的閘門時間為周期進行測量；在所述閘門時間內，連續捕獲兩個信號上升沿并獲取所述上升沿對應的當前定時器值并計算兩定時器值之差從而獲得當前計數值；將所述閘門時間內的所有所述當前計數值進行濾波，獲得有效計數值；以所述實時時鐘單元的標頻值和所述有效計數值的之商作為旋進頻率，本發明通過剔除無效當前計數值，提高了旋進頻率的精度和穩定度。
【附圖說明】
[0036]圖1是本發明實施例一提供的質子磁力儀控制系統的結構示意圖；
[0037]圖2是本發明實施例一提供的捕獲模塊電路結構示意圖；
[0038]圖3是本發明實施例二提供的測量旋進頻率的方法的流程示意圖；
[0039]圖4是本發明實施例二提供的濾波方法的流程示意圖；
[0040]圖5是本發明實施例三提供的測量旋進頻率的裝置的具體結構框圖；
[0041]圖6a、6b、6c、6d分別是不同頻率下當前計數值作為樣本值的正態分布圖；
[0042]圖7a、7b、7c分別是不同頻率下轉化為磁場值的測試趨勢圖。
【具體實施方式】
[0043]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0044]在本發明實施例中，通過捕獲模塊接收數字隔離單元進行隔離后輸入的方波信號；初始化實時時鐘單元，以所述捕獲模塊的閘門時間為周期進行測量；在所述閘門時間內，連續捕獲兩個信號上升沿并獲取所述上升沿對應的當前定時器值并計算兩定時器值之差從而獲得當前計數值；將所述閘門時間內的所有所述當前計數值進行濾波，獲得有效計數值；以所述實時時鐘單元的標頻值和所述有效計數值的之商作為旋進頻率。
[0045]以下結合具體實施例對本發明的實現進行詳細描述:
[0046]實施例一
[0047]圖1、圖2示出了本發明實施例一提供的質子磁力儀控制系統包括用于對接收到的旋進信號進行邏輯輸入緩沖和將所述旋進信號轉換方波信號并邏輯緩沖輸出的數字隔離單元11 ;用于實時提供測試時間的實時時鐘單元12 ;用于接收所述方波信號，并通過捕獲模塊(圖中未示出)獲得所述方波信號的連續兩個上升沿對應的測試時間以及所述實時時鐘單元的標頻值獲得旋進頻率的DSP信號處理單元13，所述測試時間為所述連續兩個上升沿時所述實時時鐘單元的記錄的時間值，其中所述數字隔離單元11和實時時鐘單元12的輸出端分別與所述DSP信號處理單元13的第一輸入端1、第二輸入端2電性連接，其中，DSP信號處理單元13具體是以DSP28335芯片為主的電路