ARM的等精度测频在机组转速测控中的应用

传统测量方法有2种，一种是测频法(M 法)，是对被测信号在闸门时间(T—Nfo，N 个基准信号脉冲的时间)内的脉冲进行计数(计数值为M)，被测信号的频率为，误差为

　　另一种是测周法(T法)，是在被测信号一个周期内对基准脉冲计数(计数值为N)，被测信号的频率为， 误差为。

　　其中，为基准信号频率准确度，通常可达；对于测频法，在相同的闸门时间内，对于任意的f不能保证在T时间内正好有M 个T ，因此会产生最大±1个T 的量化误差，并且随着被测频率f 减小，M 减小，误差越大，因此，测频法只对高频信号有较好的测量精度；对于测周法，随着被测频率．f 增大，N 越小，误差越大，因此测周法只对低频信号有较好的测量精度。在测量范围比较宽时，采用上述2种方法相结合的方式，无疑对提高测量精度是有效的，但又存在着如下问题：一是整个频段测量精度不一致；二是中界频率附近频繁切换测量方法，误差大，实时性差。

　　2 等精度测量方法的原理及误差分析

　　等精度测频法是在传统测频方法基础上发展起来的测频方法，并且在各个领域的测频中得到了越来越多的应用。

　　等精度测频法原理如图1所示。

　　设置2个计数器，计数器1对被测信号进行计数，计数器2对基准信号进行计数。预先设置一个闸门时间T，测量开始后，当被测信号的下一个前沿到来时，同步打开计数器1和计数器2开始计数，闸门时间到达后，计数器I和计数器2都不停止计数，直到被测信号的前沿到来时，同步关闭计数器1和计数器2。被测信号的频率可表示为：误差为： ，其中M为计数器l计数值，N 为计数器2计数值，f为基准频率，可以看出，它与传统测频法的表达式相同，不同的是，计数器1的工作是由被测脉冲同步开启和关闭，因此不存在计数误差，即99 ，由此可见，这种方法的测量精度不随被测信号的频率变化而变化，在全量程范围内测量值显示的有效位数相同，即等精度测量。一般情况下，1010 ，所以这种方法的测量误差主要是对基准信号的计数存在±1误差引起的。因此可以看出，基准信号频率越高，在相同的闸门时间的情况下，测量精度越高。另外，闸门时间T越长，计数N 越多，测量精度越高。然而，T和N 受多种因素制约，不可能任意增加，首先是工程的要求，要反映和了解转速的变化程度，必须采用较短的时间。水轮机组转速在开停过程中从0～5O Hz变化，不超过100 Hz，在实际应用中，可适当选择闸门时间和基准信号频率，可使测量能够在全频段实现高精度的快速测量。