周期测量法（精选三篇）
周期测量法 篇1
多周期测量法是一种很灵活的频率测量方法,通过调整被测信号的周期个数可以在测量精度和测量时间二者之间做出最佳选择,对于用普通的测频法和测周法难以保证测量精度的非等周期信号,如气压传感器的输出信号,多周期测量法是最佳选择。 另外,通过提高基准频率和选用大容量计数器等措施还可以进一步提高系统的测量精度,这种测量方法可用于高精度频率测量系统的设计中。
2 信号采集要求
在研制基于GPRS的自动气象站中,气压采集系统采用电激励谐振筒式压力传感器。该传感器输出为周期C(或频率f)与气压相关的TTL电平的矩形波信号(下称原始信号)和一个与环境温度呈线性关系的0～5 V的模拟电压信号。输出信号频率与气压P一一对应,单值连续,振动筒谐振频率的变化反应了气压的变化。
国家气象局对气压遥测的要求[1],测量范围为50～110 kPa,采集的分辨率为0.01 kPa,准确度为±0.03 kPa,采集速率为6次/min(1 min共取6个样本值,取中间大小的4个值的等权算术平均值)。根据周期C(或频率f)对气压的最低灵敏度来确定周期及频率测量的分辨率,根据周期C(或频率f)对温度的最高交叉灵敏度决定对温度电压的分辨率。通过数据分析,欲使气压系统分辨率达0.01 kPa,这就要求周期测量分辨率为0.002 636 2 μs,频率测量的分辨率为0.068 645 Hz,对温度电压的分辨率为43 mV。
3 测量频率和周期的基本方法
电子计数器测量信号频率和周期的基本原理是门控法[2,3],如图1所示。
(1) 在测量频率时,被测信号加在A端,B端加门控信号,其信号宽度TB即是采样时间,被测信号频率为:
f=N/TB
N为闸门时间TB内的脉冲数。测量的最大误差为:
Δf= 1/TB +f(ΔTB /TB)
误差中前项是量化误差[4,5],后部分是因为标准信号误差引起。若满足0.068 645 Hz分辨率的要求,门控信号宽度TB(采样时间)要超过15 s。按照这种方法,不能达到国家气象局规定的气压采集速率6次/min。
(2) 测量信号周期时,标准信号加在A端,B端门控信号由被测信号触发,其信号宽度TB为被测信号的周期,被测信号周期C为:
C =Nτ
其中,N为被测时间内对周期为τ的标准信号计数个数,测量的最大误差为:
ΔC =τ +C (Δτ/τ)
误差中前项是量化误差,后部分是因为标准信号误差引起的。若满足0.002 636 2 μs分辨率的要求,时标信号的频率要高于379.33 MHz,实现难度大,用微控制器直接测量时是不能完成的。
4 多周期测周法
对信号M分频后触发产生门控信号对时标信号计数(如图2所示)。
则:
其测量误差为:
误差中前项是量化误差,后部分是因为标准信号误差引起的。从式中可知,被测信号周期扩展M倍后,对时标信号的频率要求不很高,电路容易实现,并能将量化误差降到单周期测量的1/M[6,7];为减小标准信号带来的误差,要求时标信号具有较高的精度。
触发误差的抑制 传感器输出的信号为矩形波信号由原始振荡信号经整形得到,信号中叠加的噪声在整形时会使矩形波信号的触发沿提前或滞后。多周期测周时使相邻周期的触发误差相互抵消。M个周期的累计触发误差只相当于单个周期的触发误差。
5 信号测量单片机控制电路的实现
图3为多周期测周的原理图,其核心是P89LPC935。
P89LPC935是PHILIPS公司LPC900系列单片封装的微控制器,采用了高性能的处理器结构(与51系列兼容),速度6 倍于标准80C51器件,除51系列单片机资源外还具有8 kB FLASH程序存储器,512片内用户数据E2PROM存储区,2个4 路输入的8 位A/D 转换器和2个DAC,I2C,SPI 总线、片内看门狗和复位电路、捕获/比较单元(CCU)等资源。
原始信号(传感器输出的与气压有关的矩形波信号)接到分频电路CD4020的时钟输入端,经256分频后接到P89LPC935的/INT1端,作为门控信号控制P89LPC935内部的定时计数器1。定时计数器1工作在定时方式,在门控信号为高电平时计数。时钟为PCLK,为外接晶振11.059 2 MHz的2分频(6 倍于标准80C51器件),即5.529 6 MHz。
如图4所示,原始信号周期C在200 μs左右,256分频后的门控信号周期在51 200 μs左右(256C),一个周期中高电平部分约为25 600 μs(高电平部分128 C),在高电平时对5.529 6 MHz计数,其计数值约为141 500,超过16位计数器的长度,将产生溢出并产生中断。开辟1个内部RAM,在中断服务子程序中进行加1操作,即可满足计数字长要求。计数过程如下:
S1:首先判断/INT1是否为高电平,该过程时间最长256C;
S2:判断/INT1是否为低电平,若是,计数器清零,允许计数,允许计数器溢出中断,该过程时间128C;
S3:/INT1为高电平时计数器计数,计数器溢出时产生中断,中断服务子程序中高位加1,该过程时间128C;
S4:后续处理,包括频率计算、温度采集及其他运算。该过程时间小于128C。
整个计数及处理过程时间小于640 C,在128 ms以内,远小于10 s。原始信号的周期C及测量误差如下计算。原始信号的周期为C,计数值为N,计算公式为:
其中,M=128;τ= (1/5.529 6)μs;128C=(N/5.529 6)μs,C=N×0.001 4 μs 。
其测量误差为:
误差中前项是量化误差,为0.001 4 μs;后部分是因为标准信号误差(即晶振的误差)引起的。在整个测量范围内,C最大值为211.787 9 μs,选取准确度优于5 ppm的晶振,该项误差最大值为:211.787 9 μs ×5 ppm =0.001 1 μs;两者的和小于0.002 636 2 μs,满足要求。
上述的分析计算是两者绝对值相加,有一定的冗余。如果进一步提高M值,将进一步减小量化误差。
用该方法测量周期的前提条件是选取准确度优于5 ppm的晶振,测量周期的误差最小可控制在0.001 1 μs。
将温度信号直接连接到P89LPC935的模拟输入端AD10(P0.1)引脚,进行A/D转换。A/D转换时间为μs量级,远远小于要求的采样周期10 s,在温度采集时,有足够的时间对A/D转换数据进行数据处理,其具体方法为:每次采集进行18次A/D转换,去掉一个最大值和最小值,取其余16个数据算术平均值作为最终结果。
温度信号采集的准确度为20 mV,优于43 mV的要求。
6 结 语
该测量方法成功地应用于与河南省气象局合作开发的自动气象站中。用多周期测周的方法快速准确测量信号的频率(周期)基于2个条件:信号是连续的;P89LPC935的晶振必须使用外接的高精度、高稳定晶体振荡器(准确度优于5 ppm)。
参考文献
[1]中国气象局.地面有线综合遥测气象仪观测规范[M].北京:气象出版社,2001.
[2]张庚辰,秦京华.等精度可变多周期不间断测量方法的研究[J].仪器仪表学报,2000,21(6):651-653.
[3]梁志国,孙王景宇.信号周期的一种数字化测量方法[J].仪器仪表学报,2003,24(4):195-198.
[4]张志明,李艳蓉,王磊,等.精度频率信号采集测试系统[J].仪器仪表学报,2002,4(s1):157-159.
[5]马献果,焦阳.频率测量方法的改进[J].仪器仪表学报,2004,25(4):120-121.
[6]赏星耀,项新建.基于同步周期扩展的宽范围等精度快速频率测量方法的研究[J].仪器仪表学报,2004(4):157-159.
从库存周期测量阶段性底部 篇2
根据持续时间和驱动因素的差异，经济理论一般将周期划分为基钦周期、朱格拉周期、库兹涅茨周期和康德拉基耶夫周期，其中，基钦周期就是我们常说的库存周期，也是几种周期中时间最短的一种周期，每个周期大约持续2-3年。库存周期在本质上所反映的是企业生产对于需求波动所进行的被动性适应，正是这种生产节奏的调节导致了经济在短期内的波动。
从生产和需求两个角度来界定，库存周期可以划分为四个阶段，在具体指标选择中，我们采用工业增加值同比来反映实体生产情况，库存同比反映实体需求情况，将库存周期划分为四个阶段：自主去库存、被动去库存、自主补库存和被动补库存，这也分别对应了宏观经济周期的衰退、复苏、繁荣和滞涨。
从库存周期的四个阶段来看：主动去库存、被动去库存、主动补库存，被动补库存四个阶段而言，目前仍处于第一阶段。PMI原材料数据下滑反映企业已经开始主动去库存，但PMI产成品库存仍处于历史高位说明，企业主动去库存的动力不足，未来经济增速仍有进一步下探空间。
根据目前中国工业品库存量来看，中国工业品产能过剩的局面已经出现。据“我的钢铁”网铁矿石港口库存统计显示，截止到2012年7月20日，全国30个主要港口铁矿石库存总量为9852万吨，较前一周增加60万吨，总库存是六周来首次突破9800万吨，也创下十八周来的库存新高。与去年同期（2011年7月22日）相比，总库存增加387万吨，增幅变化小。
数据显示，4月下旬秦皇岛港煤炭库存从530万吨迅速上升至6月中旬的950万吨，这也是近十年来秦皇岛港最高的煤炭库存。截至7月26日，这一数据降为860万吨，但依然处于历史较高位置。
目前汽车行业库存也很大。目前乘用车行业库存仍处于高位，行业整体库存超出正常水平，特别是自主品牌车企库存压力更大。随着整车企业放高温假，主动减少库存，预计库存有望回落。
从房地产市场来看，库存仍处高位。只不过目前房地产商还在犹豫，包括地方政府的救市政策也在某种意义上支撑目前的房市，导致去库存的进程迟迟难以实现。
从历史经验来看，PMI产成品库存见顶，往往意味着股市行情阶段性见底。比如2008年历史的大底，当时产成品库存出现见顶。2132点位置对应的产成品库存也在历史高位位置。因此，本次产成品库存如果继续创出新高，则意味着经济形势越来越差，离市场底部越来越近。
但底部往往是在痛苦中出现的，别以为那么容易能够抄到底。见底的过程往往是快速下跌的过程，是市场恐慌性抛压最终兑现的过程，因此，现在仍需要等待，耐心的等待。
当然，在产成品库存见顶之后是否意味着是历史性大底的出现，我们并没有那么乐观的判断。更多的判断是，仍处于阶段性底部。
长周期性脉冲信号时间测量方法研究 篇3
在雷达信号测试过程中, 经常会遇到脉冲时间间隔的测量, 通过测量脉冲间隔来进行距离、角度等参量的换算;或者是电路测试过程中大量的数据包, 其信号时间较长, 而占空比很低, 要对完整的信号进行高精度的测量, 对时域测量仪器有较高的要求, 在实际测试过程中往往难以达到所需精度。
1 传统测量方式存在的问题
在数据链通信过程中, 信号模拟器是采用跳频发射。由于信号的跳频图案是通过保密数据单元加密的, 端机通过数据单元提供的网号和加密变量, 知道跳频图案才能实现对信号的解调。测试过程中无法知道其跳频图案, 且由于数据链信号所选相邻频点间隔较大, 相邻跳频点之间的载频间隔宽, 且跳频速率快, 达到一秒上万次, 因此, 跳频技术增加了测量的难度。
通用的航空着陆引导信号或者雷达脉冲信号都是较为复杂的脉冲调制信号, 如大角度值的引导信号脉冲间隔很大, 限于时域信号分析的特性, 会导致水平分辨率下降, 从而降低测量精度。与此同时, 若需要测量的时间间隔过长, 测量仪器在最大采样率下所采集的数据量超过其存储深度, 其采样率会自动下降, 以保证数据存储完整。若采样率为1Gs/s, 板上存储深度为10M, 则其最高采样率下的存储时间最大为10M/1G=10ms, 而角度校准对应的最大信号时间间隔总计已经远远超过此值。因此, 在长间隔脉冲测量时, 会由于过低的采样率和水平分辨率引起的时间测量精度大为降低。
2 分段存储在测量中的应用
分段存储, 实质上是将板上单一的内存等分为若干个相同的小型存储器, 所有的内存分段组合成为一个大的内存组顺序进行数据存储, 每个内存也能够实现单独数据存储操作。在信号测量或校准时, 需要精确测量显示的只是数个不连续的脉冲, 在一个采样周期中同时显示多个脉冲, 并精确测量两个脉冲的时间间隔。而脉冲间隔期间的信号是无用信号, 只需知道其占用的时间是多少, 而不关心其信号细节。
Fast Frame分段存储技术是通过把现有存储器分成一系列段, 每次触发后采集的数据只填充其中一段。根据测试要求定义触发条件, 只捕获感兴趣的波形段, 然后将捕获的每个事件存储在拥有各自编号的存储段中。分段存储技术的作用就是忽略不想要的波形段, 把重点放在感兴趣的信号上, 分段存储技术示意如图1所示:
图1可以看出, 经过分段存储之后, 相同一段信号所需的存储深度大大减少, 当各次脉冲之间的时间间隔越长, 分段存储对存储时间的提升效果越明显。
因此, 在数据采集的过程中, 设置合适的触发条件, 使得分段存储器在采集到第一个脉冲并完整存储后, 下一段存储器开始存储无用数据, 存满后自动丢弃, 并重新从本段存储器开始存储、丢弃, 直至最后一个脉冲触发, 此时不再丢弃有用的信号数据, 而是持续存储直至脉冲信号完整保存。此时需要测量的脉冲串仅占用了前几个存储器, 无用信号被丢弃, 整个测量时间很短, 可以使采样率始终保持在最高采样率而不致超出存储深度, 能够保证测量精度。
若数字化仪采样率为V, 存储器3容量为U, 中间数据总计丢弃N次, 直接测量时间间隔为t。
3 结束语
通过最终的数据修正, 即可完成信号时域测量, 得到真实的信号特征和数据, 完成复杂信号的时域测量。
参考文献
[1]张国华, 杨雪玲, 文小明, 陈静美.锁相放大器在窄脉冲信号测量中的应用[J].云南大学学报 (自然科学版) , 1998, S1:44-45.