物理量測(cè)量設(shè)備和物理量測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了物理量測(cè)量設(shè)備和方法。該物理量測(cè)量設(shè)備（100）包括：信號(hào)輸入模塊（110），接收具有連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)；低分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器（130），產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘信號(hào)；高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器（140），產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘信號(hào)；選通時(shí)間產(chǎn)生器（122），以預(yù)定間隔輸出選通時(shí)間信號(hào)；低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器（132），產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；低分辨率計(jì)數(shù)器（152），對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器（142），輸出所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)作為選通時(shí)鐘信號(hào)；高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器（144），產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；以及高分辨率計(jì)數(shù)器（154），對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】物理量測(cè)量設(shè)備和物理量測(cè)量方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年6月20日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2012-138887號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)弓I證并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)涉及脈沖數(shù)計(jì)數(shù)技術(shù)，其中利用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)屬于輸入信號(hào)的多個(gè)連續(xù)脈沖之間的間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，以測(cè)量諸如輸入信號(hào)的頻率或脈沖間隔之類(lèi)的物理量。
【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)測(cè)量連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)的頻率時(shí)，可以對(duì)測(cè)量時(shí)間T內(nèi)出現(xiàn)的輸入信號(hào)的周期數(shù)L進(jìn)行計(jì)數(shù)，并可以計(jì)算L/T[Hz]來(lái)獲得頻率，如圖9所示。
[0005]在利用根據(jù)預(yù)定時(shí)鐘操作的數(shù)字測(cè)量?jī)x器進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，利用測(cè)量時(shí)間T內(nèi)的操作時(shí)鐘信號(hào)來(lái)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，以對(duì)輸入信號(hào)的周期數(shù)L和操作時(shí)鐘信號(hào)的周期數(shù)M進(jìn)行計(jì)數(shù)，如圖10所示。由于操作時(shí)鐘信號(hào)的周期τ是已知的并且測(cè)量時(shí)間T表達(dá)為T(mén)=MX τ，因此可以根據(jù)表達(dá)式f=L/(MX τ )來(lái)計(jì)算輸入信號(hào)的頻率f。
[0006]然而，由于輸入信號(hào)通常與操作時(shí)鐘信號(hào)不同步波動(dòng)，因此會(huì)在與輸入信號(hào)的周期數(shù)L相對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間T和測(cè)量結(jié)果Ts之間出現(xiàn)誤差。具體地，輸入信號(hào)的初始上升沿和利用操作時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行的檢測(cè)之間的時(shí)間dl不包含在測(cè)量結(jié)果Ts中，并且對(duì)輸入信號(hào)的第L個(gè)周期結(jié)束和測(cè)量結(jié)果Ts結(jié)束之間的時(shí)間d2進(jìn)行冗余測(cè)量。在該規(guī)范中，所述上升沿被設(shè)置為要檢測(cè)的邊沿。然而，可替換地，可以將下降沿設(shè)置為要檢測(cè)的邊沿(例如見(jiàn)JP-A-2004-198393)。
[0007]為了精確測(cè)量頻率，需要減小誤差。為此，如圖11所示，利用比操作時(shí)鐘信號(hào)高的頻率對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，使得測(cè)量結(jié)果Ts中包含的誤差可以減小。
[0008]然而，當(dāng)使用高速時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量測(cè)量時(shí)間T時(shí)，用于對(duì)高速時(shí)鐘信號(hào)的周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的位數(shù)增加，從而造成電路規(guī)模的增大。當(dāng)利用高速時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行測(cè)量操作時(shí)，功耗增大。在諸如兩線變送器之類(lèi)的一些測(cè)量?jī)x器中，在電能供給方面存在限制。因此，優(yōu)選地要降低功耗。
[0009]為了執(zhí)行精確測(cè)量同時(shí)抑制功耗，JP-A-2004-198393公開(kāi)了利用時(shí)間寬度擴(kuò)展電路來(lái)擴(kuò)展比操作時(shí)鐘信號(hào)的周期短的分?jǐn)?shù)時(shí)間(fractional time),以及利用操作時(shí)鐘信號(hào)對(duì)擴(kuò)展后的分?jǐn)?shù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0010]然而，當(dāng)將時(shí)間寬度擴(kuò)展電路安裝在測(cè)量?jī)x器中時(shí)，測(cè)量?jī)x器的成本增加，并且增加了造成測(cè)量誤差的另一因素。此外，由于時(shí)間寬度被擴(kuò)展并且利用操作時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此存在耗時(shí)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的另一問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一個(gè)目的是在利用時(shí)鐘信號(hào)對(duì)具有連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)提高物理量測(cè)量的精度而不增加功耗。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面，提供了一種物理量測(cè)量設(shè)備(100)。該設(shè)備包括:信號(hào)輸入模塊(110)，其構(gòu)造為接收具有連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)；低分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器
(130)，其構(gòu)造為產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘信號(hào)；高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器(140)，其構(gòu)造為產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘信號(hào)，其中所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度高于所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度；選通時(shí)間產(chǎn)生器(122)，其構(gòu)造為以預(yù)定間隔輸出選通時(shí)間信號(hào)，其中所述選通時(shí)鐘信號(hào)包括第一選通時(shí)間信號(hào)和緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)的第二選通時(shí)間信號(hào)；低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器(132)，其構(gòu)造為通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步而根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；低分辨率計(jì)數(shù)器(152)，其構(gòu)造為對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中在檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，所述低分辨率計(jì)數(shù)器(152)開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，而在檢測(cè)到緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)輸出的所述第二選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，所述低分辨率計(jì)數(shù)器(152)停止對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器(142)，其構(gòu)造為在利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)時(shí)輸出所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)作為選通時(shí)鐘信號(hào)；高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器(144)，其構(gòu)造為通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述選通時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步而根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；以及高分辨率計(jì)數(shù)器(154)，其構(gòu)造為對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中所述高分辨率計(jì)數(shù)器(154)在檢測(cè)到所述高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)開(kāi)始對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且高分辨率計(jì)數(shù)器(154)在所述低分辨率計(jì)數(shù)器(152)開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)停止對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面，提供了一種物理量測(cè)量方法，用于測(cè)量具有連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)的物理量。所述方法包括:(a)產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘信號(hào)；(b)產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘信號(hào)，其中所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度高于所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度；(C)以預(yù)定間隔輸出選通時(shí)間信號(hào)，其中所述選通時(shí)鐘信號(hào)包括第一選通時(shí)間信號(hào)和緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)的第二選通時(shí)間信號(hào)；(d)通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步而根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；(e)對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述步驟(e)包括:在檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，以及在檢測(cè)到緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)輸出的所述第二選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，停止對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；(f)在利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)時(shí)輸出所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)作為選通時(shí)鐘信號(hào)；(g)通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述選通時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；以及(h)對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述步驟(h)包括:在檢測(cè)到所述高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)開(kāi)始對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及在所述步驟(e)開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)停止對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的頻率測(cè)量設(shè)備的構(gòu)造的框圖；
[0015]圖2是用于說(shuō)明選通時(shí)間和測(cè)量時(shí)間之間的關(guān)系的時(shí)序圖；
[0016]圖3是示出其中輸入信號(hào)與低分辨率時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步以產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的狀態(tài)的時(shí)序圖；
[0017]圖4是用于說(shuō)明選通的時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生和高分辨率同步信號(hào)的產(chǎn)生的時(shí)序圖；
[0018]圖5是用于說(shuō)明根據(jù)該實(shí)施例的高分辨率計(jì)數(shù)操作的流程圖；
[0019]圖6是用于說(shuō)明根據(jù)該實(shí)施例的低分辨率計(jì)數(shù)操作和輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)操作的流程圖；
[0020]圖7是示出根據(jù)該實(shí)施例的頻率測(cè)量設(shè)備的計(jì)數(shù)操作的示例的時(shí)序圖；
[0021]圖8是示出根據(jù)該實(shí)施例的頻率測(cè)量設(shè)備的另一構(gòu)造的框圖；
[0022]圖9是用于說(shuō)明測(cè)量連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)的頻率情況的示圖；
[0023]圖10是用于說(shuō)明利用操作時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行采樣操作情況的示圖；以及
[0024]圖11是用于說(shuō)明利用高速時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行采樣操作情況的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。該實(shí)施例將在將本發(fā)明應(yīng)用于頻率測(cè)量設(shè)備的情況下進(jìn)行描述。然而，本發(fā)明不限于頻率測(cè)量設(shè)備，而可以應(yīng)用于具有以下構(gòu)造的任何普通物理量測(cè)量設(shè)備:在該構(gòu)造中，利用操作時(shí)鐘信號(hào)來(lái)對(duì)屬于輸入信號(hào)的各連續(xù)脈沖之間的脈沖間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣的物理量測(cè)量設(shè)備包括脈沖數(shù)計(jì)數(shù)裝置、脈沖間隔測(cè)量裝置等。
[0026]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的頻率測(cè)量設(shè)備的構(gòu)造的框圖。如圖1所示，頻率測(cè)量設(shè)備100包括信號(hào)輸入模塊110、選通時(shí)間設(shè)置模塊120、選通時(shí)間產(chǎn)生器122、低分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器130、低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器132、高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器140、高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142、高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器144、輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器150、低分辨率計(jì)數(shù)器152、高分辨率計(jì)數(shù)器154、和計(jì)算器160。
[0027]信號(hào)輸入模塊110接受其頻率待測(cè)的多個(gè)連續(xù)脈沖。這些連續(xù)脈沖例如在振動(dòng)壓力傳感器的傳感器部分等中產(chǎn)生。所接受的信號(hào)作為輸入信號(hào)被輸入至低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器132和高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器144。
[0028]低分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器130產(chǎn)生用作操作時(shí)鐘信號(hào)的低分辨率時(shí)鐘信號(hào)。該低分辨率時(shí)鐘信號(hào)被輸入至選通時(shí)間產(chǎn)生器122、低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器132、高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142、輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器150、低分辨率計(jì)數(shù)器152和高分辨率計(jì)數(shù)器 154。
[0029]高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器140產(chǎn)生在分辨率方面高于低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的高分辨率時(shí)鐘信號(hào)。高分辨率時(shí)鐘信號(hào)被輸入至高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142。
[0030]順便提一下，高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的速度是低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的速度的整數(shù)倍。假設(shè)這兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)彼此同步，從而低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿定時(shí)與高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿定時(shí)一致。另外，假設(shè)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)和高分辨率時(shí)鐘信號(hào)具有已知的頻率并且總是在測(cè)量期間產(chǎn)生。
[0031]選通時(shí)間設(shè)置模塊120接受選通時(shí)間的設(shè)置來(lái)作為測(cè)量時(shí)間T的基準(zhǔn)，并將接受的選通時(shí)間的設(shè)置輸出至選通時(shí)間產(chǎn)生器122。選通時(shí)間是作為測(cè)量時(shí)間T的基準(zhǔn)、并且能夠由用戶按需設(shè)置的時(shí)間。當(dāng)選通時(shí)間是圖2所示的從tl到t2的持續(xù)時(shí)間時(shí)，輸入信號(hào)在tl之后的初始上升沿定時(shí)tA與輸入信號(hào)在t2之后的初始上升沿定時(shí)tB之間的時(shí)間為測(cè)量時(shí)間T。
[0032]選通時(shí)間產(chǎn)生器122與低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步地以設(shè)置的選通時(shí)間的間隔來(lái)產(chǎn)生選通時(shí)間信號(hào)。為了連續(xù)進(jìn)行測(cè)量，在每個(gè)選通時(shí)間重復(fù)產(chǎn)生該選通時(shí)間信號(hào)。該選通時(shí)間信號(hào)被輸入至高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142、輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器150、低分辨率計(jì)數(shù)器152和高分辨率計(jì)數(shù)器154。
[0033]如圖3所示，低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器132根據(jù)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行同步，以產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)。該低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)被輸入至高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142、輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器150、低分辨率計(jì)數(shù)器152和高分辨率計(jì)數(shù)器154。
[0034]如圖4所示，當(dāng)根據(jù)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)(t2)檢測(cè)到選通時(shí)間信號(hào)(tl)時(shí)，高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142輸出高分辨率時(shí)鐘信號(hào)作為選通時(shí)鐘信號(hào)(t3)。該選通時(shí)鐘信號(hào)被輸入至高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器144和高分辨率計(jì)數(shù)器154。當(dāng)在輸出選通時(shí)鐘信號(hào)之后根據(jù)低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)(t5)檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿(t4)時(shí)，暫停選通時(shí)鐘信號(hào)的輸出(t6)。
[0035]從而，僅在檢測(cè)到選通時(shí)間信號(hào)時(shí)，作為高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的選通時(shí)鐘信號(hào)被輸出至隨后級(jí)。因此，可以減少根據(jù)高分辨率時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行操作的時(shí)間，從而能夠進(jìn)行利用高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的精確測(cè)量并且能夠避免功耗的增加。
[0036]高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器144將輸入信號(hào)與選通時(shí)鐘信號(hào)同步，以產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)。因此，高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)與輸入信號(hào)僅在輸入選通時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間段(見(jiàn)圖4中的t3至t6。在t3前，保持之前的選通時(shí)鐘信號(hào)同步狀態(tài))內(nèi)同步。該高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)被輸入至高分辨率計(jì)數(shù)器154。
[0037]輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器150對(duì)低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)在選通時(shí)間信號(hào)的斷言(assertion)與和低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步的下一選通時(shí)間信號(hào)的斷言之間的上升沿?cái)?shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器150的計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于在與圖2所示的選通時(shí)間相對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間T內(nèi)出現(xiàn)的輸入信號(hào)的周期數(shù)L，并且其被作為輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值輸入至計(jì)算器160。
[0038]低分辨率計(jì)數(shù)器152與低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步地對(duì)選通時(shí)間信號(hào)的斷言之后的低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的初始上升沿與下一選通時(shí)間信號(hào)的斷言之后的低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的初始上升沿之間的低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。低分辨率計(jì)數(shù)器152的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)于與選通時(shí)間相對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間T內(nèi)出現(xiàn)的低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘嘀嗒(clock ticks)的數(shù)量(圖10中的M)，并且其被作為低分辨率計(jì)數(shù)值輸入至計(jì)算器160。
[0039]在根據(jù)選通時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到進(jìn)行了選通時(shí)間信號(hào)的斷言之后的高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的初始上升沿之后，高分辨率計(jì)數(shù)器154對(duì)選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)直到根據(jù)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的初始上升沿。高分辨率計(jì)數(shù)器154的計(jì)數(shù)值接近圖10中的分?jǐn)?shù)時(shí)間dl并被作為高分辨率計(jì)數(shù)值輸入至計(jì)算器160。順便提一下，在下一選通時(shí)間內(nèi)獲取的高分辨率計(jì)數(shù)值接近圖10中的分?jǐn)?shù)時(shí)間d2。
[0040]計(jì)算器160基于輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值、低分辨率計(jì)數(shù)值和高分辨率計(jì)數(shù)值來(lái)計(jì)算測(cè)量時(shí)間T，并基于測(cè)量時(shí)間T計(jì)算輸入信號(hào)的頻率。稍后描述具體計(jì)算方法。
[0041]接下來(lái)，將描述根據(jù)該實(shí)施例的頻率測(cè)量設(shè)備100的脈沖數(shù)計(jì)數(shù)操作。假設(shè)由選通時(shí)間確定的測(cè)量被重復(fù)多次，并且測(cè)量次數(shù)由N來(lái)指定。此外，假設(shè)N次測(cè)量中的輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值、低分辨率計(jì)數(shù)值、和高分辨率計(jì)數(shù)值分別表示為輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值(N)、低分辨率計(jì)數(shù)值(N)、和高分辨率計(jì)數(shù)值(N)。
[0042]首先，將參照?qǐng)D5的流程圖描述高分辨率計(jì)數(shù)操作。測(cè)量次數(shù)N被初始化為I(SlOl)0當(dāng)檢測(cè)到選通時(shí)間信號(hào)時(shí)(S102中的“是”)，高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142開(kāi)始輸出選通時(shí)鐘信號(hào)(S103)。
[0043]當(dāng)高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器144將輸入信號(hào)與選通時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步并且檢測(cè)到高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)(S104中的“是”)，高分辨率計(jì)數(shù)器154對(duì)選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)(S105)。
[0044]直到根據(jù)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿之前執(zhí)行選通時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)。當(dāng)根據(jù)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)(S106中的“是”)，高分辨率計(jì)數(shù)器154暫停計(jì)數(shù)(S107)。以此方式，獲取測(cè)量次數(shù)N=I時(shí)的高分辨率計(jì)數(shù)值(I)。
[0045]此外，在暫停高分辨率計(jì)數(shù)器154的計(jì)數(shù)后，高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142暫停選通時(shí)鐘信號(hào)的輸出(S108)。以此方式，直到下一選通時(shí)間信號(hào)之前不執(zhí)行基于選通時(shí)鐘信號(hào)的測(cè)量操作。因此，可以防止功耗由于使用高分辨率時(shí)鐘信號(hào)而升高。
[0046]然后,將N設(shè)置為N=N+1 (S110)。重復(fù)獲取第二次及以后的高分辨率計(jì)數(shù)值(N),直到完成測(cè)量(S109中的“是”)。
[0047]接下來(lái)，將參照?qǐng)D6的流程圖描述低分辨率計(jì)數(shù)操作和輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)操作。測(cè)量次數(shù)N被初始化為1(S201)。當(dāng)根據(jù)選通時(shí)間信號(hào)之后的低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的初始上升沿時(shí)(S202中的“是”)，低分辨率計(jì)數(shù)器152對(duì)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)(S203)，并且輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器150對(duì)低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)(S204 )。
[0048]在根據(jù)下一選通時(shí)間信號(hào)的檢測(cè)之后的低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的初始上升沿之前執(zhí)行這兩個(gè)計(jì)數(shù)。當(dāng)根據(jù)下一選通時(shí)間信號(hào)的檢測(cè)之后的低分辨率時(shí)鐘信號(hào)來(lái)檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的初始上升沿時(shí)(S205中的“是”)，暫停這兩個(gè)計(jì)數(shù)。以此方式，獲取了測(cè)量次數(shù)N=I時(shí)的低分辨率計(jì)數(shù)值(I)和輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值(I) (S206)。
[0049]然后，將N設(shè)置為N=N+1 (S208)。重復(fù)獲取第二次以及第二次以后的低分辨率計(jì)數(shù)值(N)和輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值(N)，直到完成測(cè)量(S207中的“是”)。連續(xù)重復(fù)執(zhí)行這兩個(gè)計(jì)數(shù)。因此，每個(gè)獲取的計(jì)數(shù)值(N)都應(yīng)該被立即保存，或者應(yīng)該對(duì)每個(gè)計(jì)數(shù)使用多個(gè)計(jì)數(shù)器。
[0050]計(jì)算器160基于在前述步驟中獲取的高分辨率計(jì)數(shù)值和低分辨率發(fā)計(jì)數(shù)值來(lái)計(jì)算測(cè)量時(shí)間T。關(guān)于第N次測(cè)量的測(cè)量時(shí)間T (N)可以基于下面的表達(dá)式來(lái)根據(jù)將低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的周期看作TL并且將高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的周期看作τH的假設(shè)計(jì)算。順便提一下，下面的表達(dá)式(I)對(duì)應(yīng)于圖10中的測(cè)量時(shí)間T=測(cè)量結(jié)果Ts+dl_d2。
[0051 ] 測(cè)量時(shí)間T (N)=低分辨率計(jì)數(shù)值(N) X τ L+高分辨率計(jì)數(shù)值(N) X τ H-高分辨率計(jì)數(shù)值(Ν+1) X τ H...(I)
[0052]S卩，第N個(gè)高分辨計(jì)數(shù)值(N)和第Ν+1個(gè)高分辨率計(jì)數(shù)值(Ν+1)被用于計(jì)算測(cè)量時(shí)間T(N)0
[0053]此外，該計(jì)算器根據(jù)下面的表達(dá)式(2)而基于計(jì)算出的測(cè)量時(shí)間T (N)和在前述步驟中獲取的輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值(N)來(lái)計(jì)算輸入信號(hào)的頻率f (N)。
[0054]頻率f (N) =輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)值(N)/測(cè)量時(shí)間T (N)...(2)
[0055]圖7是示出在前述步驟中執(zhí)行的頻率測(cè)量設(shè)備100的計(jì)數(shù)操作的示例的時(shí)序圖。在圖7的示例中，選通時(shí)間信號(hào)出現(xiàn)在定時(shí)tl處，并且根據(jù)低分辨率時(shí)鐘信號(hào)來(lái)檢測(cè)該選通時(shí)間信號(hào)，以開(kāi)始輸出選通時(shí)鐘信號(hào)。
[0056]輸入信號(hào)的上升沿出現(xiàn)在定時(shí)t2處，并且與選通時(shí)鐘信號(hào)同步地啟動(dòng)第N次測(cè)量的高分辨率計(jì)數(shù)。然后，當(dāng)與低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步地在定時(shí)tB處檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，暫停高分辨率計(jì)數(shù)并暫停選通時(shí)鐘信號(hào)的輸出。同時(shí)，啟動(dòng)第N次測(cè)量的低分辨率計(jì)數(shù)和輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)。
[0057]在定時(shí)t3處出現(xiàn)下一選通時(shí)間信號(hào)。此后，輸入信號(hào)的上升沿出現(xiàn)在定時(shí)t4處。當(dāng)在定時(shí)tC處檢測(cè)到低分辨率發(fā)時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，暫停第N次測(cè)量的低分辨率計(jì)數(shù)和輸入信號(hào)脈沖計(jì)數(shù)，并啟動(dòng)第(N+1)次測(cè)量的計(jì)數(shù)。
[0058]此外，響應(yīng)于定時(shí)t3處的下一選通時(shí)間信號(hào)重新開(kāi)始選通時(shí)鐘信號(hào)的輸出。然后，由于定時(shí)t4處的輸入信號(hào)的上升沿，開(kāi)始第(N+1)次測(cè)量的高分辨率計(jì)數(shù)，并且在定時(shí)tC處暫停第(N+1)次測(cè)量的高分辨率計(jì)數(shù)。
[0059]接下來(lái)，將參照?qǐng)D8描述頻率測(cè)量設(shè)備101的另一構(gòu)造。例如，假設(shè)將振動(dòng)壓力傳感器的傳感器信號(hào)用作輸入信號(hào)。當(dāng)在此情況下出現(xiàn)諸如幅值死區(qū)的異常時(shí)，在未檢測(cè)到低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的同時(shí)，可以在選通時(shí)間信號(hào)之后原樣輸出選通時(shí)鐘信號(hào)。從而會(huì)增加功耗。
[0060]因此，圖8所示的頻率測(cè)量設(shè)備101包括附加構(gòu)造，在該構(gòu)造中，當(dāng)檢測(cè)到頻率異常時(shí)暫停選通時(shí)鐘信號(hào)以防止增加功耗。具體地，對(duì)前述頻率測(cè)量設(shè)備100添加了幅值死區(qū)時(shí)間設(shè)置模塊170和頻率異常檢測(cè)器172。此外，高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器173不僅包括前述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器142的功能，而且還包括在接受到頻率異常檢測(cè)信號(hào)時(shí)暫停輸出選通時(shí)鐘信號(hào)的附加功能。
[0061]幅值死區(qū)時(shí)間設(shè)置模塊170接受可被確定為頻率異常的選通時(shí)鐘信號(hào)的計(jì)數(shù)值的設(shè)置。在檢測(cè)到選通時(shí)間信號(hào)之后的低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿之前，輸出選通時(shí)鐘信號(hào)。然而，當(dāng)出現(xiàn)頻率異常時(shí)不檢測(cè)上升沿。因此，估計(jì)并設(shè)置輸入信號(hào)的下限頻率中選通時(shí)鐘信號(hào)的最大時(shí)鐘滴答數(shù)，以確定頻率異常。
[0062]頻率異常檢測(cè)器172配備有計(jì)數(shù)器，其用于對(duì)檢測(cè)到選通時(shí)間信號(hào)之后的選通時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘滴答數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)該計(jì)數(shù)值超過(guò)在檢測(cè)到高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿(或低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿)之前的幅值死區(qū)時(shí)間設(shè)置值時(shí)，頻率異常檢測(cè)器172確定出現(xiàn)了頻率異常，并且輸出頻率異常檢測(cè)信號(hào)。[0063]頻率異常檢測(cè)信號(hào)被輸入至高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器173，以暫停輸出選通時(shí)鐘信號(hào)。以此方式，可以防止功耗的增加。此外，期望將頻率異常檢測(cè)信號(hào)作為中斷信號(hào)通知給未示出的CPU。順便提一下，頻率異常檢測(cè)器172的功能可以?xún)?nèi)置于高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器173中。
[0064]盡管已經(jīng)描述了一些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅以示例的方式來(lái)呈現(xiàn)，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。事實(shí)上，本文中描述的新穎性方法和系統(tǒng)可以以各種其他形式實(shí)現(xiàn)。此外，在不背離本發(fā)明精神的條件下可以對(duì)本文明中描述的方法和相同的形式進(jìn)行各種省略、替代和改變。所附權(quán)利要求書(shū)及其等同物旨在覆蓋這樣的形式或修改，它們將落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種物理量測(cè)量設(shè)備(100)，其包括: 信號(hào)輸入模塊(110)，其構(gòu)造為接收具有連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)； 低分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器(130)，其構(gòu)造為產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘信號(hào)； 高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器(140)，其構(gòu)造為產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘信號(hào)，其中所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度高于所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度； 選通時(shí)間產(chǎn)生器(122)，其構(gòu)造為以預(yù)定間隔輸出選通時(shí)間信號(hào)，其中所述選通時(shí)鐘信號(hào)包括第一選通時(shí)間信號(hào)和緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)的第二選通時(shí)間信號(hào)； 低分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器(132)，其構(gòu)造為通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步而根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)； 低分辨率計(jì)數(shù)器(152)，其構(gòu)造為對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中在檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，所述低分辨率計(jì)數(shù)器(152)開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，以及在檢測(cè)到緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)輸出的所述第二選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，所述低分辨率計(jì)數(shù)器(152)停止對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)； 高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器(142)，其構(gòu)造為在利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)時(shí)輸出所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)作為選通時(shí)鐘信號(hào)； 高分辨率時(shí)鐘信號(hào)同步器(144)，其構(gòu)造為通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述選通時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步而根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；以及 高分辨率計(jì)數(shù)器(154)，`其構(gòu)造為對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，其中所述高分辨率計(jì)數(shù)器(154)在檢測(cè)到所述高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)開(kāi)始對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，以及高分辨率計(jì)數(shù)器(154)在所述低分辨率計(jì)數(shù)器(152)開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)停止對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括: 計(jì)算器(160)，其構(gòu)造為基于以下各項(xiàng)計(jì)算所述輸入信號(hào)的測(cè)量時(shí)間(T):1)所述低分辨率計(jì)數(shù)器(152)在檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)之后開(kāi)始計(jì)數(shù)的所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量； ii)在檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)之后所計(jì)數(shù)的所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量; iii)在檢測(cè)到所述第二選通時(shí)間信號(hào)之后所計(jì)數(shù)的所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量; iv)所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的周期；以及 V)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括: 輸入信號(hào)脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器(150)，其構(gòu)造為在所述輸入信號(hào)的測(cè)量時(shí)間內(nèi)對(duì)所述輸入信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)， 其中所述計(jì)算器(160)還構(gòu)造為基于所述輸入信號(hào)的測(cè)量時(shí)間和所述輸入信號(hào)的上升沿的數(shù)量來(lái)計(jì)算所述輸入信號(hào)的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生控制器(142)還構(gòu)造為在接連輸出的所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量超過(guò)閾值時(shí)停止輸出所述選通時(shí)鐘信號(hào)。
5.一種物理量測(cè)量方法，用于測(cè)量具有連續(xù)脈沖的輸入信號(hào)的物理量，所述方法包括: (a)產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘信號(hào)； (b)產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘信號(hào)，其中所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度高于所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘速度； (C)以預(yù)定間隔輸出選通時(shí)間信號(hào)，其中所述選通時(shí)鐘信號(hào)包括第一選通時(shí)間信號(hào)和緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)的第二選通時(shí)間信號(hào)； (d)通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步而根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)； (e)對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述步驟(e)包括: 在檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，以及 在檢測(cè)到緊接所述第一選通時(shí)間信號(hào)輸出的所述第二選通時(shí)間信號(hào)之后利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述低分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)，停止對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)； (f)在利用所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)檢測(cè)到所述第一選通時(shí)間信號(hào)時(shí)輸出所述高分辨率時(shí)鐘信號(hào)作為選通時(shí)鐘信號(hào)； (g)通過(guò)將所述輸入信號(hào)與所述選通時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步而根據(jù)所述輸入信號(hào)來(lái)產(chǎn)生高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)；以及 (h)對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述步驟(h)包括: 在檢測(cè)到所述高分辨率時(shí)鐘同步信號(hào)的上升沿時(shí)開(kāi)始對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及 在所述步驟(e)開(kāi)始對(duì)所述低分辨率時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)停止對(duì)所述選通時(shí)鐘信號(hào)的上升沿的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01R23/10GK103513103SQ201310247025
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】佐佐木晉一 申請(qǐng)人:橫河電機(jī)株式會(huì)社