CN109239386A - 一种信号采集方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种信号采集方法，所述方法对输入到可编程逻辑器件中的目标信号进行如下采集过程：当满足设定条件时，使第1级门控信号由高电平状态改变为低电平状态；随着处于低电平状态的第1级门控信号改变为高电平状态，第2级门控信号被触发并由低电平状态改变为高电平状态，当满足设定条件时，第2级门控信号由高电平状态改变为低电平状态；生成第3级门控信号；计算目标信号的频率。本发明提供的信号采集方法可以同时以测周和测频两种方式实现目标信号的频率测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号采集方法，特别是一种用于飞行参数采集器中的飞机转速信号的信号采集方法。
背景技术
飞机转速信号是飞行参数采集器采集的一种特别重要的信号。地勤人员一方面可以通过该信号判断飞机发动机的运行状态，另一方机载的其他设备的工作状态也需要结合发动机的转速信号进行关联判断。
传统的飞机发动机转速信号采集方法在硬件上通过图1的电路来实现，通过图1的硬件可以将发动机转速信号调理成数字芯片可以采集的方波信号，如图2所示。在软件上是将电路输出的方波信号连接到可编程逻辑器件(FPGA)上，FPGA通过测周法或者测频法进行飞机转速信号的采集和计算。测周法是选取方波信号的一个周期作为样本进行计算，如图3所示。测频法是连续选取多个方波周期作为样本进行测试，如图4所示。对于低转速信号，当选取连续多个周期进行采集计算时，计算结果会滞后于实时信号，因此适用于测周法进行采集，对于高转速信号，采用单周期进行采集计算时，会造成误差较大，因此适用于测频法进行采集。而从飞机开始工作到飞机断电结束，飞机的转速信号是从零逐渐变大，变得稳定，最后又归零的过程，因此，设计中仅仅采用测周法或者测频法都不能准确、实时的反映飞机转速信号。
发明内容
发明目的：
本发明的目的是提供一种飞机转速信号采集方法，可以实现一种算法兼容测周和测频两种算法。
技术方案：
本发明提供了一种信号采集方法，所述方法对输入到可编程逻辑器件中的目标信号进行如下采集过程：步骤(1)：使处于低电平状态的第1级门控信号改变为高电平状态，当满足以下两个条件之一时，第1级门控信号由高电平状态改变为低电平状态：1)捕捉到目标信号的上升沿，且第1级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第一阀值；2)当第1级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第二阀值时，仍未捕捉到目标信号的上升沿，其中第二阀值大于第一阀值；步骤(2)：随着处于低电平状态的第1级门控信号改变为高电平状态，第2级门控信号被触发并由低电平状态改变为高电平状态，当满足以下两个条件之一时，第2级门控信号由高电平状态改变为低电平状态：1)第1级门控信号处于低电平状态且可编程逻辑器件捕捉到目标信号的下降沿；2)当第2级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第二阀值时，仍未捕捉到目标信号的下降沿；步骤(3)：以如下方式生成第3级门控信号：当可编程逻辑器件捕捉到目标信号的上升沿，且第2级门控信号处于高电平状态时，第3级门控信号为高电平状态；当可编程逻辑器件捕捉到目标信号的上升沿，且第2级门控信号处于低电平状态时，第3级门控信号为低电平状态；步骤(4)：根据下式计算目标信号的频率：
其中，Fx为目标信号的频率，CNTx为在第3级门控信号处于高电平状态期间的目标信号的上升沿计数，CNTs为在第3级门控信号处于高电平状态期间的标准时钟的上升沿计数，Fs为标准时钟的频率。
根据本发明的信号采集方法，第一阀值可以与要求的目标信号的采样率相关，并且第二阀值可以与要求的目标信号的最小频率值相关。
有益效果：
本发明的信号采集方法可以实现当飞机转速信号为低转速时采用测周法，当飞机转速信号为高转速时采用测频算法，以实现对飞机转速信号更精确的频率测量。
附图说明
图1为飞机转速信号采集硬件电路图；
图2为飞机转速信号采集硬件调理后的方波；
图3为传统的测周法示意图；
图4为传统的测频法示意图；
图5为本发明的采集方法的示意图，其中图5a示出低频转速信号的采集，图5b示出高频转速信号的采集。
具体实施方式
本发明的信号采集基于图1所示的硬件输出电路和图2所示的输出方波，结合图5a和图5b作进一步的详细描述。
如图5a和图5b所示，本发明的信号采集方法对输入到可编程逻辑器件中的目标信号进行如下采集过程：
步骤(1)：使处于低电平状态的第1级门控信号改变为高电平状态，当满足以下两个条件之一时，第1级门控信号由高电平状态改变为低电平状态：1)捕捉到目标信号的上升沿，且第1级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第一阀值；2)当第1级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第二阀值时，仍未捕捉到目标信号的上升沿，其中第二阀值大于第一阀值；
步骤(2)：随着处于低电平状态的第1级门控信号改变为高电平状态，第2级门控信号被触发并由低电平状态改变为高电平状态，当满足以下两个条件之一时，第2级门控信号由高电平状态改变为低电平状态：1)第1级门控信号处于低电平状态且可编程逻辑器件捕捉到目标信号的下降沿；2)当第2级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第二阀值时，仍未捕捉到目标信号的下降沿；
步骤(3)：以如下方式生成第3级门控信号：当可编程逻辑器件捕捉到目标信号的上升沿，且第2级门控信号处于高电平状态时，第3级门控信号为高电平状态；当可编程逻辑器件捕捉到目标信号的上升沿，且第2级门控信号处于低电平状态时，第3级门控信号为低电平状态；
步骤(4)：根据下式计算目标信号的频率：
其中，Fx为目标信号的频率，CNTx为在第3级门控信号处于高电平状态期间的目标信号的上升沿计数，CNTs为在第3级门控信号处于高电平状态期间的标准时钟的上升沿计数，Fs为标准时钟的频率。
第一阀值可以与要求的目标信号的采样率相关，并且第二阀值可以与要求的目标信号的最小频率值相关。
也就是说，在本发明的方法的步骤(1)中，FPGA准备采集后，在FPGA内部产生第1级门控信号，门控信号高电平有效，门控信号由高电平改变为低电平需满足以下两个条件之一：1)至少捕捉到了一个转速信号的上升沿，且第1级门控高电平的维持时间已经大于了门控设置最小值(该值和采样率相关)；2)一直无法捕捉到转速信号的上升沿，当门控宽度大于最大门控设置值(该值和需采集的最小频率值有关)时，需要强行关闭第1级门控。
在本发明的方法的步骤(2)中，在第1级门控启动由低变高的时刻，同步启动第2级门控，第2级门控也是高电平有效，第2级门控信号由高电平改变为低电平需满足以下两个条件之一：1)第1级门控已经关闭且FPGA捕捉到转速信号下降沿的时刻；2)当第2级门控宽度大于最大门控设置值(该值和需采集的最小频率值有关)时仍未捕捉到转速信号的下降沿，需要强行关闭第2级门控。
在本发明的方法的步骤(3)中，通过转速信号将第2级门控同步为第3级门控。
Claims (2)
1.一种信号采集方法，所述方法对输入到可编程逻辑器件中的目标信号进行如下采集过程：
步骤(1)：使处于低电平状态的第1级门控信号改变为高电平状态，当满足以下两个条件之一时，第1级门控信号由高电平状态改变为低电平状态：1)捕捉到目标信号的上升沿，且第1级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第一阀值；2)当第1级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第二阀值时，仍未捕捉到目标信号的上升沿，其中第二阀值大于第一阀值；
步骤(2)：随着处于低电平状态的第1级门控信号改变为高电平状态，第2级门控信号被触发并由低电平状态改变为高电平状态，当满足以下两个条件之一时，第2级门控信号由高电平状态改变为低电平状态：1)第1级门控信号处于低电平状态且可编程逻辑器件捕捉到目标信号的下降沿；2)当第2级门控信号处于高电平状态的维持时间大于第二阀值时，仍未捕捉到目标信号的下降沿；
步骤(3)：以如下方式生成第3级门控信号：当可编程逻辑器件捕捉到目标信号的上升沿，且第2级门控信号处于高电平状态时，第3级门控信号为高电平状态；当可编程逻辑器件捕捉到目标信号的上升沿，且第2级门控信号处于低电平状态时，第3级门控信号为低电平状态；
步骤(4)：根据下式计算目标信号的频率：
其中，Fx为目标信号的频率，CNTx为在第3级门控信号处于高电平状态期间的目标信号的上升沿计数，CNTs为在第3级门控信号处于高电平状态期间的标准时钟的上升沿计数，Fs为标准时钟的频率。
2.根据权利要求1所述的信号采集方法，其中第一阀值与要求的目标信号的采样率相关，并且第二阀值与要求的目标信号的最小频率值相关。
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