VM系列振弦采集模塊頻率計算與質(zhì)量評定

河北穩(wěn)控科技VM系列振弦采集模塊頻率計算與質(zhì)量評定

運用采集到的若干信號樣本數(shù)據(jù)， 首先估算得到一個頻率值，稱為“ 偽頻率值” ；然后在模塊異常數(shù)據(jù)剔除算法模型中， 以寄存器 CAL_PAR1 的值作為主要判定參數(shù)， 每個采樣值與偽頻率值進行運算，將不符合要求的異常數(shù)據(jù)進行剔除， 剩余數(shù)據(jù)被認定為“ 優(yōu)質(zhì)” 樣本； 原始樣本標準差、 優(yōu)質(zhì)樣本標準差分別保存于寄存器 SIG_STD.[15:8]和 SIG_STD.[7:0]中， 優(yōu)質(zhì)樣本數(shù)量更新到寄存器 HQ_COUNT 中， 優(yōu)質(zhì)樣本質(zhì)量評定值保存于寄存器 SMP_QUA 中，最終的傳感器頻率值和頻模值分別更新到寄存器 S_FRQ 和寄存器 F_REQM。 當(dāng)剩余“ 優(yōu)質(zhì)” 樣本數(shù)量低于CAL_PAR2 限制或標準差過大時，本次測量樣本質(zhì)量評結(jié)果強制為 0%。

RD_COUNT 是組合參數(shù)寄存器，包含了預(yù)期采樣數(shù)和采樣超時兩個參數(shù)， RD_COUNT.[8:0]規(guī)定了預(yù)期的采樣數(shù)量， RD_COUNT.[15:9]定義了采樣超時時長，若采樣過程中超過此時間時仍未完成預(yù)期數(shù)量的采樣，則強制結(jié)束采樣過程。 采樣超時時長單位為 100ms， 參數(shù)取值范圍為 1~127
（即：最大超時長可以為 127*100ms=12.7 秒）， 當(dāng)超時長設(shè)置為 0 時，使用默認超時時長 1000ms。

AMP.[11:8]定義了采樣完成后再次采樣幾次。若設(shè)置了非 0 值，則會在完成了上述指定數(shù)量的信號采樣后再重復(fù) n 次，最終的頻率值會是多次采樣的平均值。這個功能可以最大限度的采樣最多的信號，使最終的頻率精度更加精準。

信號綜合質(zhì)量： 樣本質(zhì)量用百分數(shù)表示， 一般情況下， 樣本質(zhì)量為 50%及以上時的頻率值能夠代表傳感器真實的頻率，低于 50%則認為頻率值可信度較差或不可信，在模塊使用過程中，盡量使用樣本質(zhì)量在 75%以上的頻率值做為最終結(jié)果。

SFC 頻率誤差是指 SFC 方法計算得到的頻率值（寄存器 SFC_FRQ）的誤差范圍，單位為 0.1Hz。
例如： 38 表示當(dāng)前 SFC 頻率值的誤差范圍為正負 3.8Hz。


S_FRQ 寄存器頻率和 SFC 頻率的區(qū)別
S_FRQ 寄存器頻率是推薦讀取并使用的頻率值，精度較高，但當(dāng)信號未達到預(yù)定要求時會強制為0，另外， S_FRQ 頻率計算過程中無法區(qū)分出傳感器信號中夾雜的幅值較大的干擾雜散信號，在一些極端條件產(chǎn)生時可能計算得到錯誤頻率（概率很低）； SFC 頻率值是一個信號分析預(yù)估值，抗干擾能力很強， 通常情況下總能代表傳感器的正確頻率，但相對于 S_FRQ 寄存器中的頻率值而言，這個值有一定的誤差。
當(dāng) CAL_PAR2[15]設(shè)置為 1 時，模塊會在 S_FRQ 計算結(jié)果為 0 時將 SFC 頻率填充到 S_FRQ 寄存器內(nèi)，此時狀態(tài)寄存器 SYS_STA[8]置位為 1。

讀取實時測量結(jié)果的頻率值時， 若測量值與傳感器標稱頻率相差過大時，應(yīng)讀取運行狀態(tài)寄存器 SYS_STA.[5]， 判斷是否產(chǎn)生了頻率寄存器溢出，若 SYS_STA.[5]為 1， 真實的頻率值應(yīng)等于(S_FRQ/10+6553.5)Hz。

優(yōu)質(zhì)樣本數(shù)量寄存器 HQ_COUNT（ 0x2B）
位 符號 值 描述 默認值
bit15:9 0 預(yù)留，暫未定義功能 0
bit8:0 0~300 采樣數(shù)據(jù)進行異常樣本剔除后剩余的樣本
數(shù)量。單位：0 個。

樣本標準差寄存器 SIG_STD（ 0x2A）
位 符號 值 描述 默認值
bit15:8 0~255 原始樣本標準差， 單位： Hz 0
bit7:0 0~255 優(yōu)質(zhì)樣本標準差， 單位： Hz 0

當(dāng)前頻率的數(shù)值可信度可由以下幾種方法來判斷：
（ 1） 平均信號幅值大于 60%， 優(yōu)質(zhì)樣本數(shù)量大于預(yù)期采樣數(shù)量的 50%且不低于 50 個，優(yōu)質(zhì)樣本評估值大于 80%。
（ 2） 優(yōu)質(zhì)樣本數(shù)量大于預(yù)期采樣數(shù)量的 50%且不低于 50 個，優(yōu)質(zhì)樣本評估值大于 80%。
（ 3）優(yōu)質(zhì)樣本評估值大于 80%。