CN103675324A - 一种具有防抖功能的转速测量方法 - Google Patents

一种具有防抖功能的转速测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103675324A
CN103675324A CN201310685260.2A CN201310685260A CN103675324A CN 103675324 A CN103675324 A CN 103675324A CN 201310685260 A CN201310685260 A CN 201310685260A CN 103675324 A CN103675324 A CN 103675324A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
measurement method
frequency
speed measurement
rotation speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310685260.2A
Other languages
English (en)
Inventor
宋晓南
席鹏
张亮
王永国
潘旭
樊瑞
王凌伟
杨瑾
杨东亮
何文静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVIC No 631 Research Institute
Original Assignee
AVIC No 631 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVIC No 631 Research Institute filed Critical AVIC No 631 Research Institute
Priority to CN201310685260.2A priority Critical patent/CN103675324A/zh
Publication of CN103675324A publication Critical patent/CN103675324A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提出一种具有防抖功能的转速测量方法，该方法首先在模拟电路中对转速信号进行处理，将其转变为频率信号；然后在可编程逻辑器件中以高频基准时钟信号对所述频率信号进行采集，再进行滑窗滤波处理，计算得到实时转速。该方法实时性强，可有效防止外界抖动的造成的采集结果偏差。

Description

一种具有防抖功能的转速测量方法
技术领域
本发明属于机载计算机接口处理领域，具体涉及一种转速测量方法。
背景技术
在机载设备中，发动机转速是非常关键的飞行参数，转速信号的测量成为影响飞行安全的重要技术参数，传统的频率测量电路能够有效地完成对发动机转速信号的测量，但存在精度不高以及实时性差的问题，同时对外界机械振动也不能很好地滤除。
发明内容
本发明提出一种具有防抖功能的转速测量方法，该方法实时性强，可有效防止外界抖动的造成的采集结果偏差。
本发明的技术方案如下：
一种具有防抖功能的转速测量方法，首先在模拟电路中对转速信号进行处理，将其转变为频率信号；然后在可编程逻辑器件中以高频基准时钟信号对所述频率信号进行采集，再进行滑窗滤波处理，计算得到实时转速；
所述滑窗滤波处理具体为：实时将各个周期的频率信号的采集值依次存入FPGA中的异步FIFO存储器中，采用加法器对异步FIFO存储器中的全部寄存器中存入的采集值进行求和，再对求和结果取平均值，将平均值结果存入一个单独的数据寄存器中；可编程逻辑器件不断更新异步FIFO存储器内各个寄存器的采集值和所述数据寄存器的计算值，通过访问所述数据寄存器即获得实时转速。
基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定和改进：
对转速信号进行处理，具体是通过接口调理电路对信号进行隔直保护、滤波、放大；再经过迟滞比较电路，将曲波转化为方波；然后经过电平转换电路完成对转速信号从模拟到数字的转变，将频率信号输入到FPGA中。
上述FIFO的深度为16个字长，每个字长对应一个16位的寄存器；所述数据寄存器为16位寄存器或32位寄存器。
在转速测量工作前、后，可编程逻辑器件输出给定频率的方波激励信号，在可编程逻辑器件中以高频基准时钟信号对所述方波激励信号进行采集，再进行滑窗滤波处理，通过比对采集结果和方波激励信号的值来判断采集电路是否正常工作。
本发明具有以下有益效果：
a.在可编程逻辑器件中实现滑窗滤波算法，采用滑窗滤波算法可以有效的消除机上环境噪音干扰，具有很好的防抖功能，采集结果精确。
b.转速信号采集电路及自检电路设计，主要包括接口调理电路、迟滞比较电路、电平转化电路，经过前段调理产生频率信号在可编程逻辑器件中完成采集，采集电路的自检测功能由可编程逻辑电路和激励源信号电路实现，该电路功能有效的降低保障人员进行排故的时间和精力。
c.该方法实现简单，不占用处理器资源；电路设计简单，性能可靠，方便集成，可用于机载各类传感器的频率信号采集。
附图说明
图1为本发明的采集电路原理框架图。
图2为本发明的逻辑滑窗滤波与传统的软件滑窗滤波区别示意图。
图3为本发明的频率测量方法示意图。
具体实施方式
按照本发明的方法，设计一种转速测量电路如图1所示，首先由调理电路、迟滞比较电路及电平变化电路完成对被测信号从模拟到数字的转变，该部分电路，将从发动机传感器引出的正弦信号转换为TTL电平频率方波信号。该频率信号直接接入FPGA中，采用硬件描述语言VHDL完成滑窗滤波算法，将采集的频率结果存入特定寄存器地址中，CPU可以随时读取实时数据。
该电路还具有自检测功能，通过可编程逻辑输出给定频率的方波信号，将该激励信号切换至频率采集电路，通过比对采集结果和激励给定值来判断采集电路是否正常工作。
对于实时采集的转速信号，传统的滤波算法采用软件来完成数据解算，软件滤波处理过程如下所述，通过周期任务调用采集函数对频率信号进行采集，采集过程是将可编程逻辑中缓冲区的数据读来进行计算，由于周期任务获取数据比FPGA采集数据速度慢，，任务周期获得的频率数据实际上是非连续的几个频率值，如图3所示，并且这些数据不具有实时性。软件滤波可以平滑数据，然而当外界频率变化较快时，这种滤波方法实时性不佳同时耗费CPU资源。
本发明采用可编程逻辑器件对数据进行滑窗滤波处理。如图3所示，采用高频基准时钟信号对被测信号进行采集，将每周期被测信号的采集结果存入FPGA中的异步FIFO（FirstIn First Out,先进先出对列）存储器中，该FIFO得深度为16个字长，采用加法器对16个寄存器中的周期进行求和，再对求和结果取平均值，将平均值结果存入一个16位的数据寄存器中。可编程逻辑不断的更新16位寄存器的采集值和32位寄存器的计算值，这样存寄存器的采集值是当前外界采集的最新数据值。CPU通过控制访问实时频率采集结果。本方案中CPU每一时刻采集到值是最近16个周期内采集频率数据的平均值，具有很好的时效性，如图3所示，FPGA计算数据是连续的16个周期的平均值，可有效的防止外界抖动的造成的采集结果偏差。
本发明的转速测量方法的详细流程如下：
1、外部首先采用霍尔传感器将发动机上的转速信号转换为电信号送入本系统。霍尔传感器是根据霍尔效应制成的一种传感器，主要实现磁电转换，用于与磁场相关的运动参量的检测，将物体的各种非电量参数转变为电压输出，在检测和自动控制中有大量的应用。
2、调理电路对信号进行隔直保护、滤波、放大；信号在经过迟滞比较电路，将曲波转化为方波；再经过电平转化，将频率信号输入到FPGA中。
3、在初始时，对FPGA中每一路频率采集信号的16个16位存储器进行初始化为0。当频率信号进入到FPGA时，在FPGA中根据基准频率对被测频率信号进行频率计算，每周期计算一个频率值，第一周期内计算的频率值记录到第一个16位FIFO存储器中；第二周期计算的频率值记录到第一个16位FIFO存储器中，同时将原来第一个16位FIFO存储器里的数值移到第二个16位FIFO存储器中；依次类推。
4、当16个FIFO存储器里的数值均不为0时，即存储器第一次记录满，此时将16个周期所计算的频率值进行求和取平均，平均值表示连续16个周期的频率频率值，将该平均值记录到一个16位的FIFO存储器中。
5，每周期计算一个频率值后，依次更改16个16位寄存器内容，以及逻辑滑窗平均值。
6、CPU每次访问数据时，读取FPGA中计算的平均值，此时，该数据是最近16个周期的平均值，具有实时性以及防抖功能，同时减少CPU处理器的压力。

Claims (4)

1.一种具有防抖功能的转速测量方法，首先在模拟电路中对转速信号进行处理，将其转变为频率信号；然后在可编程逻辑器件中以高频基准时钟信号对所述频率信号进行采集，再进行滑窗滤波处理，计算得到实时转速；
所述滑窗滤波处理具体为：实时将各个周期的频率信号的采集值依次存入FPGA中的异步FIFO存储器中，采用加法器对异步FIFO存储器中的全部寄存器中存入的采集值进行求和，再对求和结果取平均值，将平均值结果存入一个单独的数据寄存器中；可编程逻辑器件不断更新异步FIFO存储器内各个寄存器的采集值和所述数据寄存器的计算值，通过访问所述数据寄存器即获得实时转速。
2.根据权利要求1所述的转速测量方法，其特征在于：对转速信号进行处理，具体是通过接口调理电路对信号进行隔直保护、滤波、放大；再经过迟滞比较电路，将曲波转化为方波；然后经过电平转换电路完成对转速信号从模拟到数字的转变，将频率信号输入到FPGA中。
3.根据权利要求1所述的转速测量方法，其特征在于：所述FIFO的深度为16个字长，每个字长对应一个16位的寄存器；所述数据寄存器为16位寄存器或32位寄存器。
4.根据权利要求1所述的转速测量方法，其特征在于：在转速测量工作前、后，可编程逻辑器件输出给定频率的方波激励信号，在可编程逻辑器件中以高频基准时钟信号对所述方波激励信号进行采集，再进行滑窗滤波处理，通过比对采集结果和方波激励信号的值来判断采集电路是否正常工作。
CN201310685260.2A 2013-12-13 2013-12-13 一种具有防抖功能的转速测量方法 Pending CN103675324A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310685260.2A CN103675324A (zh) 2013-12-13 2013-12-13 一种具有防抖功能的转速测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310685260.2A CN103675324A (zh) 2013-12-13 2013-12-13 一种具有防抖功能的转速测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103675324A true CN103675324A (zh) 2014-03-26

Family

ID=50313503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310685260.2A Pending CN103675324A (zh) 2013-12-13 2013-12-13 一种具有防抖功能的转速测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103675324A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105699683A (zh) * 2016-03-29 2016-06-22 杭州和利时自动化有限公司 一种汽轮机转速测量方法及系统
CN106646503A (zh) * 2016-08-26 2017-05-10 浙江赛安电气科技有限公司 纱线测速装置、包纱加捻设备及纱线转速测量方法
CN107123340A (zh) * 2017-06-30 2017-09-01 无锡合壮智慧交通有限公司 一种自动检测驾驶人观察状态的方法
CN109101073A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 深圳市中兴微电子技术有限公司 一种总线动态调频方法和总线动态调频装置
CN109839511A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种转速信号采集电路
CN110869771A (zh) * 2017-06-14 2020-03-06 赛峰飞机发动机公司 在考虑测量噪声下的用于测量飞行器发动机轴的转速的方法
CN111679091A (zh) * 2020-04-30 2020-09-18 中国航发南方工业有限公司 高实时性分段自适应转速测量方法、装置、介质及设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1482466A (zh) * 2003-07-24 2004-03-17 昱 胡 转速—模拟电压转换模块
JP2008022649A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Hitachi Ltd パルス信号のノイズ除去装置
JP2008185493A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Shindengen Electric Mfg Co Ltd エンジン回転数算出装置
CN103235152A (zh) * 2013-04-17 2013-08-07 苏州奥科姆自动化科技有限公司 风扇转速的测试方法
CN103323617A (zh) * 2013-06-08 2013-09-25 广东明阳龙源电力电子有限公司 用于发电机的静止式电子测速装置及其测试方法
CN103424566A (zh) * 2013-08-20 2013-12-04 杭州日鼎控制技术有限公司 一种电机转速的检测装置及其检测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1482466A (zh) * 2003-07-24 2004-03-17 昱 胡 转速—模拟电压转换模块
JP2008022649A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Hitachi Ltd パルス信号のノイズ除去装置
JP2008185493A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Shindengen Electric Mfg Co Ltd エンジン回転数算出装置
CN103235152A (zh) * 2013-04-17 2013-08-07 苏州奥科姆自动化科技有限公司 风扇转速的测试方法
CN103323617A (zh) * 2013-06-08 2013-09-25 广东明阳龙源电力电子有限公司 用于发电机的静止式电子测速装置及其测试方法
CN103424566A (zh) * 2013-08-20 2013-12-04 杭州日鼎控制技术有限公司 一种电机转速的检测装置及其检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张军: "基于FPGA的通用网络化雷达监控系统的设计与实现", 《万方中国学位论文全文数据库》, 19 October 2009 (2009-10-19) *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105699683A (zh) * 2016-03-29 2016-06-22 杭州和利时自动化有限公司 一种汽轮机转速测量方法及系统
CN106646503A (zh) * 2016-08-26 2017-05-10 浙江赛安电气科技有限公司 纱线测速装置、包纱加捻设备及纱线转速测量方法
CN110869771A (zh) * 2017-06-14 2020-03-06 赛峰飞机发动机公司 在考虑测量噪声下的用于测量飞行器发动机轴的转速的方法
CN110869771B (zh) * 2017-06-14 2022-02-11 赛峰飞机发动机公司 在考虑测量噪声下的用于测量飞行器发动机轴的转速的方法
CN109101073A (zh) * 2017-06-20 2018-12-28 深圳市中兴微电子技术有限公司 一种总线动态调频方法和总线动态调频装置
CN107123340A (zh) * 2017-06-30 2017-09-01 无锡合壮智慧交通有限公司 一种自动检测驾驶人观察状态的方法
CN107123340B (zh) * 2017-06-30 2020-06-05 无锡合壮智慧交通有限公司 一种自动检测驾驶人观察状态的方法
CN109839511A (zh) * 2017-11-27 2019-06-04 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种转速信号采集电路
CN109839511B (zh) * 2017-11-27 2021-10-15 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种转速信号采集电路
CN111679091A (zh) * 2020-04-30 2020-09-18 中国航发南方工业有限公司 高实时性分段自适应转速测量方法、装置、介质及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103675324A (zh) 一种具有防抖功能的转速测量方法
CN106368960B (zh) 离心泵临界汽蚀点检测装置与检测方法
CN103913591B (zh) 旋转设备转速测量方法和装置
CN105547499B (zh) 预测温度的方法及其系统
CN104136896B (zh) 用于获取旋转马达的振动信号的系统
CN101105126B (zh) 基于微石英角速率传感器的随钻方位测量误差补偿方法
RO118549B1 (ro) Aparat si metoda pentru calibrarea unui sistem de senzori, utilizand filtrarea kalman rapida
JP2015505058A5 (zh)
CN104154989B (zh) 非稳态旋转设备的振动监测方法和振动监测系统
CN106407153A (zh) 一种高分辨率数据采集方法及装置
CN109558041B (zh) 基于gpu加速的叶尖间隙信号采集、处理和传输方法
CN105157914B (zh) 一种内燃机缸内压力信号时域转角度域的系统及方法
CN104634400A (zh) 一种挖掘机自动数斗测油耗的系统及方法
CN104677486B (zh) 基于转速脉冲重构的航空发动机振动信号相位测量方法
CN109974832B (zh) 一种高速摇振系统振幅的算法
CN114486252B (zh) 一种矢量模极大值包络的滚动轴承故障诊断方法
JP2015534054A (ja) ブレード検査におけるギャップ測定に対するハフ変換アプローチ
CN103278332A (zh) 发动机起动过程对气缸失火的检测方法
CN108427345A (zh) 基于方波脉冲信号的负载设备控制方法、装置和系统
CN203224359U (zh) 内燃机测试系统智能校准装置
CN203177963U (zh) 用于旋转机械监测系统的键相信号预处理装置
CN117785512B (zh) 一种基于多核异构的数据采集装置及其数据处理方法
CN103672954A (zh) 磨煤机容量风量控制方法、系统及其装置
He et al. Optimization and Processing of Helicopter Axis Trajectory Measurement Data
CN111551244B (zh) 压缩标量振动数据

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140326