專利名稱：一種頻率差控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種頻率差控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
脈沖雷達(dá)物位計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)均是用于測量物料高度的儀器，通常將其安裝在需要測量物料高度的罐體的頂端，物位計(jì)通過導(dǎo)波桿或天線將電磁波脈沖發(fā)射出去，當(dāng)電磁波遇到被測物質(zhì)后，部分能量則被反射回來，通過計(jì)算電磁波發(fā)射脈沖和返回脈沖的時(shí)間差即可得到物料到物位計(jì)基準(zhǔn)面的距離，再根據(jù)罐體高度等相關(guān)參數(shù)即可計(jì)算出物料的高度。由于電磁波傳播的速度非?？欤苯訙y量發(fā)射脈沖和接收脈沖的時(shí)間差難以實(shí)現(xiàn)，因此脈沖雷達(dá)物位計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)通常采用時(shí)域拓展技術(shù)實(shí)現(xiàn)物料的測量。時(shí)域拓展技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法為，采用兩個(gè)晶體振蕩器，其中第一晶體振蕩器產(chǎn)生發(fā)射脈沖，該發(fā)射脈沖與第二晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖存在頻率差值，所以第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的周期值也存在一個(gè)極小差值，當(dāng)?shù)谝痪w振蕩器產(chǎn)生的發(fā)射脈沖由天線或?qū)РU發(fā)射出去后，該發(fā)射脈沖在遇到被測物質(zhì)后由于介電常數(shù)發(fā)生突變，部分能量則被反射回來，假設(shè)在極短時(shí)間內(nèi)液位沒有發(fā)生變化，則在第一晶體振蕩器的多個(gè)發(fā)射周期中，發(fā)射脈沖和反射回來的脈沖的時(shí)間差也幾乎不發(fā)生變化，通過第二晶體振蕩器產(chǎn)生的窄脈沖對(duì)第一晶體振蕩器的一個(gè)發(fā)射周期進(jìn)行采樣，且只采樣一個(gè)點(diǎn)，由于第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器存在周期差值，當(dāng)通過第二晶體振蕩器產(chǎn)生的窄脈沖對(duì)第一晶體振蕩器的多個(gè)發(fā)射周期分別進(jìn)行一個(gè)點(diǎn)的采樣時(shí)，則可以重建一個(gè)波形，通過重建波形的周期則可準(zhǔn)確的計(jì)算出第一晶體振蕩器發(fā)射脈沖和返回脈沖的時(shí)間差，最終完成物料高度的測量。由此可見，兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值的精度和穩(wěn)定度決定了測量物料高度的準(zhǔn)確度，由于兩個(gè)晶體振蕩器的頻率會(huì)隨著溫度漂移發(fā)生變化，因此，通常利用控制電路控制第二晶體振蕩器的頻率，使得第一晶體振蕩器的頻率和第二晶體振蕩器的頻率差保持在固定值。現(xiàn)有技術(shù)是直接通過微處理器控制電容的充放電來實(shí)現(xiàn)對(duì)第二晶體振蕩器的頻率調(diào)節(jié)，但由于工業(yè)現(xiàn)場存在復(fù)雜的電磁環(huán)境，采用電容充放電的方式去控制第二晶體振蕩器的頻率極易受到干擾脈沖的影響，使得在對(duì)第二晶體振蕩器的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)容易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值穩(wěn)定性差，精度不高，從而會(huì)給測量結(jié)果帶來較大誤差，甚至錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種頻率差控制系統(tǒng)和方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中晶體振蕩器頻率差值的精度不高和穩(wěn)定性差的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種頻率差控制系統(tǒng)，其特征在于，包括產(chǎn)生第一時(shí)鐘源的第一晶體振蕩器；產(chǎn)生第二時(shí)鐘源的第二晶體振蕩器；與所述第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器相連，分別根據(jù)所述第一時(shí)鐘源產(chǎn)生第一窄脈沖，并根據(jù)所述第二時(shí)鐘源產(chǎn)生第二窄脈沖，并輸出所述第一窄脈沖與所述第二窄脈沖的頻率差信號(hào)的觸發(fā)器；與所述觸發(fā)器相連，獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)并與目標(biāo)特征參數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的微處理器；與所述微處理器相連的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以及與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連的、為所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器依據(jù)所述控制信號(hào)及所述基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓；與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，接收所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，并生成相應(yīng)的輸出電壓的的驅(qū)動(dòng)電路；負(fù)極分別與所述驅(qū)動(dòng)電路和所述第二晶體振蕩器相連、接收所述輸出電壓，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓改變電容，以改變所述第二晶體振蕩器的頻率的變?nèi)荻O管，所述變?nèi)荻O管的正極接地。優(yōu)選地，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，所述觸發(fā)器為高速D型觸發(fā)器。一種頻率差控制方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于頻率差控制系統(tǒng)，該方法包括接收由觸發(fā)器生成的第一晶體振蕩器的第一窄脈沖和第二晶體振蕩器的第二窄脈沖的頻率差信號(hào)；獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果；根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為數(shù)模轉(zhuǎn)換器依據(jù)基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓的依據(jù)，所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓作用于驅(qū)動(dòng)電路生成輸出電壓，所述輸出電壓用于改變變?nèi)荻O管的電容，以改變所述第二晶體振蕩器的頻率。優(yōu)選地,當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為頻率,所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)頻率時(shí)，所述獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果過程包括獲取所述頻率差/[目號(hào)的頻率；比較所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率；確定所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果。優(yōu)選地，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為周期，所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)周期時(shí)，所述獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果過程包括獲取所述頻率差信號(hào)的周期；比較所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期；確定所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種頻率差控制系統(tǒng)和方法，在該控制系統(tǒng)中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)所述微處理器發(fā)送的控制信號(hào)和所述基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，根據(jù)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓改變變?nèi)荻O管的電容，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第二晶體振蕩器頻率的改變，由于基準(zhǔn)電壓源的抗干擾性很強(qiáng)，在環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場不易受到干擾，數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過基準(zhǔn)電壓源生成的驅(qū)動(dòng)電壓的精度很高，使得驅(qū)動(dòng)電路能夠根據(jù)輸出電壓準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)變?nèi)荻O管的電容的調(diào)節(jié)，從而能夠準(zhǔn)確的改變第二晶體振蕩器的頻率，進(jìn)而使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值能保持在固定值，保證了頻率差的穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，由于采用電容充放電的方式去控制第二晶體振蕩器容易受到干擾，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值穩(wěn)定性差，精度不高的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1示出了本發(fā)明一種頻率差控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明一種頻率差控制方法的流程圖；圖3示出了本發(fā)明一種頻率差控制方法中獲取頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果的過程一種實(shí)現(xiàn)方式的流程圖；圖4示出了本發(fā)明一種頻率差控制方法中獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果的過程又一種實(shí)現(xiàn)方式的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例公開了一種頻率差控制系統(tǒng)和方法，在該系統(tǒng)中，第一晶體振蕩器產(chǎn)生第一時(shí)鐘源，第二晶體振蕩器產(chǎn)生第二時(shí)鐘源，觸發(fā)器分別與第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器相連，用于根據(jù)第一時(shí)鐘源生成第一窄脈沖、根據(jù)第二時(shí)鐘源生成第二窄脈沖，并輸出第一窄脈沖和第二窄脈沖的頻率差信號(hào)，微處理器與觸發(fā)器相連，用于獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果，并根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別與微處理器和能為數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)所述微處理器發(fā)送的控制信號(hào)和所述基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，變?nèi)荻O管分別與驅(qū)動(dòng)電路和第二晶體振蕩器相連，所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓生成相應(yīng)的輸出電壓，該輸出電壓使得變?nèi)荻O管的電容發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第二晶體振蕩器頻率的改變。參見圖1，示出了本發(fā)明一種頻率差控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖1，該頻率差控制系統(tǒng)可以包括第一晶體振蕩器101、第二晶體振蕩器102、觸發(fā)器103、微處理器104、數(shù)模轉(zhuǎn)換器105、基準(zhǔn)電壓源106、驅(qū)動(dòng)電路107和變?nèi)荻O管108，其中
所述第一晶體振蕩器101產(chǎn)生第一時(shí)鐘源，并發(fā)送給觸發(fā)器103 ；所述第二晶體振蕩器102產(chǎn)生第二時(shí)鐘源，并發(fā)送給觸發(fā)器103 ；所述觸發(fā)器103分別與所述第一晶體振蕩器101和所述第二晶體振蕩器102相連，接收所述第一晶體振蕩器101產(chǎn)生的第一時(shí)鐘源并生成第一窄脈沖，接收所述第二晶體振蕩器102產(chǎn)生的第二時(shí)鐘源并生成第二窄脈沖，所述觸發(fā)器可以生成第一窄脈沖和第二窄脈沖的頻率差信號(hào)，并將所述頻率差信號(hào)發(fā)送給微處理器；其中，所述觸發(fā)器可以選用高速D型觸發(fā)器，但需要說明的是，在本發(fā)明中并不僅限于D型觸發(fā)器，還可以選擇其他觸發(fā)器。所述微處理器104與所述觸發(fā)器103相連，獲取所述觸發(fā)器發(fā)送的頻率差信號(hào)，并根據(jù)所述頻率差信號(hào)生成頻率差信號(hào)的特征參數(shù)，將所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器；其中，所述微處理器可以周期性的獲取所述觸發(fā)器的頻率差信號(hào)，并可以根據(jù)當(dāng)前接收的頻率差信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的頻率差信號(hào)的特征參數(shù)，將所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。其中，微處理器周期性獲取所述頻率差信號(hào)的時(shí)間間隔并沒有具體限定，可以為20ms^l00ms中的任意值，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置滿足不同需求的時(shí)間間隔。所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器105分別與所述微處理器104和所述基準(zhǔn)電壓源106相連；所述基準(zhǔn)電壓源可以 為所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓；其中，所述基準(zhǔn)電壓源的溫漂非常低，抗干擾性很強(qiáng)，在工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜的電磁波環(huán)境下不易受到干擾。 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器105依據(jù)所述控制信號(hào)以及所述基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，并將所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)送給所述驅(qū)動(dòng)電路107 ;其中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以選擇16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，但在本發(fā)明中并不僅限定于16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，還可以選擇其他數(shù)模轉(zhuǎn)換器。所述驅(qū)動(dòng)電路107與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器105相連，接收所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，并根據(jù)所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓生成相應(yīng)的輸出電壓；所述變?nèi)荻O管108的陰極分別與所述驅(qū)動(dòng)電路107和所述第二晶體振蕩器102相連，陽極接地；所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述輸出電壓改變變?nèi)荻O管108的電容，通過變?nèi)荻O管電容的改變，從而改變第二晶體振蕩器的頻率；其中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以接收數(shù)字量的控制信號(hào)，并根據(jù)基準(zhǔn)電壓可可生成能夠與控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，使得驅(qū)動(dòng)電路可以根據(jù)該目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓生成相對(duì)應(yīng)的輸出電壓，通過該輸出電壓改變變?nèi)荻O管的電容，從而實(shí)現(xiàn)將第二晶體振蕩器頻率的調(diào)整，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定在目標(biāo)特征參數(shù)上。在實(shí)際應(yīng)用中，該頻率差控制系統(tǒng)可以設(shè)置在脈沖雷達(dá)物位計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)上，在該頻率差控制系統(tǒng)，兩個(gè)晶體振蕩器的頻率可能會(huì)隨著溫度漂移發(fā)生變化，觸發(fā)器輸出的頻率差差信號(hào)可能是不斷發(fā)生變化的，微處理器可以獲取觸發(fā)器的頻率差信號(hào)，并產(chǎn)生與其對(duì)應(yīng)的頻率差信號(hào)的特征參數(shù)，由于微處理器可以周期性的獲取觸發(fā)器的頻率差信號(hào)，因此微處理器每次產(chǎn)生的頻率差信號(hào)的特征參數(shù)可能不同的，從而使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓也可能隨著頻率差信號(hào)的不同發(fā)生變化，目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的輸出電壓，來改變變?nèi)荻O管的電容，最終實(shí)現(xiàn)了可以周期性的改變第二晶體振蕩器的頻率，使得第二晶體振蕩器的頻率和第一晶體振蕩器的頻率總是保持在某一固定值上。其中，所述第一晶體振蕩器和所述第二晶體振蕩器的頻率非常接近，以使得物料高度發(fā)生很小的變化，都可以精確的測量出來。在本實(shí)施例的控制系統(tǒng)中，基準(zhǔn)電壓源的抗干擾性很強(qiáng)，在環(huán)境復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場不易受到干擾，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度很高，由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過基準(zhǔn)電壓源生成的驅(qū)動(dòng)電壓的精度很高，使得驅(qū)動(dòng)電路能夠根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)變?nèi)荻O管的電容的調(diào)節(jié)，進(jìn)而能夠準(zhǔn)確的改變第二晶體振蕩器的頻率，進(jìn)而保證了兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值能夠保持在固定值，保證了頻率差的穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，由于采用電容充放電的方式去控制第二晶體振蕩器容易受到干擾，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值穩(wěn)定性差，精度不高的問題。在實(shí)際應(yīng)用中，第一晶體振蕩器產(chǎn)生的發(fā)射脈沖可以通過脈沖雷達(dá)物位計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)的天線或者導(dǎo)波桿發(fā)射出去，當(dāng)該發(fā)射脈沖遇到被測物質(zhì)后由于介電常數(shù)發(fā)生突變，部分能量則被發(fā)射回來，假設(shè)在極短時(shí)間內(nèi)液位沒有發(fā)生變化，因此在第一晶體振蕩器的多個(gè)發(fā)射周期中，發(fā)射脈沖和反射回來的脈沖的時(shí)間差也幾乎不發(fā)生變化，由于第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的頻率存在差值，所以第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的周期值也存在一個(gè)極小差值，通過第二晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖對(duì)第一晶體振蕩器一個(gè)發(fā)射周期進(jìn)行采樣，且只采樣一個(gè)點(diǎn)，由于第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器存在周期差值，當(dāng)通過第二晶體振蕩器產(chǎn)生的窄脈沖對(duì)第一晶體振蕩器的多個(gè)脈沖周期分別進(jìn)行一個(gè)點(diǎn)的采樣時(shí)，則可以重建一個(gè)波形，通過重建波形的周期則可以準(zhǔn)確的計(jì)算出第一晶體振蕩器發(fā)射脈沖和返回脈沖的時(shí)間差，最終完成物料高度的測量；而在工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜的電磁環(huán)境下，晶體振蕩器的頻率很容易受到干擾，從而發(fā)生變化，使得頻率差信號(hào)不穩(wěn)定，在頻率差信號(hào)不穩(wěn)定的情況下，會(huì)給測量物料的高度帶來誤差，而在本發(fā)明中，通過周期性的改變第二晶體振蕩器的頻率，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差總是保持在預(yù)定的某一固定頻率差值上，在頻率差值可以穩(wěn)定在預(yù)定的固定值的情況下，物料高度的準(zhǔn)確度也得到了保證。所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)可以為頻率或者周期，所述目標(biāo)特征參數(shù)也可以為目標(biāo)頻率或周期；其中，所述目標(biāo)頻率為在系統(tǒng)預(yù)定情況下的第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器固定頻率差值；所述目標(biāo)周期為系統(tǒng)在預(yù)定情況下的第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器固定周期差值，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差保持在目標(biāo)頻率下或者兩個(gè)晶體振蕩器的周期差保持目標(biāo)周期下，會(huì)保證測量物料高度的準(zhǔn)確性。其中，所述目標(biāo)頻率和目標(biāo)周期可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需求進(jìn)行設(shè)定。其中，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為頻率，所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)頻率時(shí)，微處理器根據(jù)所述觸發(fā)器輸出的頻率差信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的頻率差信號(hào)的頻率，并與目標(biāo)頻率做比較，并確定所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果；其中，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率相等時(shí)，則不需要改變第二晶體振蕩器的頻率，微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為保持頻率差不發(fā)生變化的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收到該控制信號(hào)后，不會(huì)調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也不會(huì)發(fā)生變化，最終不會(huì)使得第二晶體振蕩器頻率發(fā)生變化；當(dāng)所述頻率差信號(hào)的頻率大于所述目標(biāo)頻率時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率增大的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓增大，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之增大，最終使得第二晶體振蕩器的頻率增大一定的值，使得第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的頻率差減小，從而保證兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等；當(dāng)所述頻率差信號(hào)的頻率小于所述目標(biāo)頻率時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率減小的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓減小，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之減小，最終使得第二晶體振蕩器的頻率減小一定的值，使得第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的頻率差增大，從而保證兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等；作為另外一種實(shí)現(xiàn)形式，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為周期，所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)周期時(shí)，微處理器根據(jù)所述觸發(fā)器輸出的頻率差信號(hào)可以直接獲取頻率差信號(hào)的周期，并與目標(biāo)周期做比較，并確定所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果；其中，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期相等時(shí)，則不需要改變第二晶體振蕩器的頻率，微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為保持頻率差不發(fā)生變化的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收到該控制信號(hào)后，不會(huì)調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也不會(huì)發(fā)生變化，最終不會(huì)使得第二晶體振蕩器頻率發(fā)生變化；當(dāng)所述頻率差信號(hào)的周期大于所述目標(biāo)周期時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率減小的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓減小，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之減小，最終使得第二晶體振蕩器的頻率減小一定的值，進(jìn)而保證第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等；`當(dāng)所述頻率差信號(hào)的周期小于所述目標(biāo)周期時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率增大的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓增大，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之增大，最終使得第二晶體振蕩器的頻率增加一定的值，進(jìn)而保證了第一晶體振蕩器和第~■晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等。本發(fā)明還公開了一種頻率差控制方法，該方法可以應(yīng)用于上述實(shí)施例中的頻率差控制系統(tǒng)。參見圖2，示出了本發(fā)明一種頻率差控制方法的流程圖，該方法可以包括:步驟201:接收由觸發(fā)器生成的第一晶體振蕩器的第一窄脈沖和第二晶體振蕩器的第二窄脈沖的頻率差信號(hào)；第一晶體振蕩器產(chǎn)生第一時(shí)鐘源，發(fā)送給觸發(fā)器，第二晶體振蕩器產(chǎn)生第二時(shí)鐘源，發(fā)送給觸發(fā)器；所述觸發(fā)器接收第一時(shí)鐘源并生成相應(yīng)的第一窄脈沖，接收第二時(shí)鐘源并生成相應(yīng)的第二窄脈沖，根據(jù)第一窄脈沖和第二窄脈沖生成頻率差信號(hào)，并將所述頻率差信號(hào)發(fā)送給微處理器。
步驟202:獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果；微處理器接收該頻率差信號(hào)，并根據(jù)該頻率差生成頻率差信號(hào)的特征參數(shù)，并將該頻率差的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)進(jìn)行比較。其中，所述微處理器可以周期性的接收所述觸發(fā)器的頻率差信號(hào)，并可以根據(jù)當(dāng)前接收的頻率差信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的頻率差信號(hào)的特征參數(shù)，將所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)進(jìn)行比較。其中，微處理器周期性獲取所述頻率差信號(hào)的時(shí)間間隔并沒有具體限定，可以為20ms^l00ms中的任意值，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置滿足不同需求的時(shí)間間隔。步驟203:根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為數(shù)模轉(zhuǎn)換器依據(jù)基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓的依據(jù)，所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓作用于驅(qū)動(dòng)電路生成輸出電壓，所述輸出電壓用于改變變?nèi)荻O管的電容，以改變所述第二晶體振蕩器的頻率。微處理器根據(jù)比較結(jié)果可以生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器依據(jù)該控制信號(hào)和基準(zhǔn)電壓源提供的基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，并將該目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路 ，驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓生成相應(yīng)的輸出電壓，所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)該輸出電壓改變變?nèi)荻O管的電容，通過變?nèi)荻O管電容的改變，從而改變第二晶體振蕩器的頻率。在本實(shí)施例的控制方法中，微處理器周期性的接收觸發(fā)器輸出的頻率差信號(hào)，并可根據(jù)該頻率差信號(hào)最終可以實(shí)現(xiàn)對(duì)第二晶體振蕩器頻率的改變，能夠使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差保持在目標(biāo)特征參數(shù)，即保持某一預(yù)定的固定值，在頻率差值可以保持在預(yù)定的固定值的情況下，物料高度的準(zhǔn)確度也得到了保證。其中，所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)可以為頻率或者周期，所述目標(biāo)特征參數(shù)也可以為目標(biāo)頻率或周期；所述目標(biāo)頻率為在系統(tǒng)預(yù)定情況下的第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器固定頻率差值；所述目標(biāo)周期為系統(tǒng)在預(yù)定情況下的第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器固定周期差值，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差保持在目標(biāo)頻率下或者兩個(gè)晶體振蕩器的周期差保持目標(biāo)周期下，會(huì)保證測量物料高度的準(zhǔn)確性。其中，所述目標(biāo)頻率和目標(biāo)周期可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需求進(jìn)行設(shè)定。作為一種實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為頻率，所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)頻率時(shí)，上述頻率差控制方法的實(shí)施例中的步驟202:獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果的過程如圖3所示，具體包括:步驟301:獲取所述頻率差信號(hào)的頻率；微處理器接收觸發(fā)器的頻率差信號(hào)，并根據(jù)該頻率差信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的頻率差信號(hào)的頻率。步驟302:比較所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率；微處理器內(nèi)設(shè)置有目標(biāo)頻率，將所述頻率差信號(hào)的頻率與目標(biāo)頻率做比較。步驟303:確定所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果。微處理器可以將該比較結(jié)果作為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果。當(dāng)所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率相等時(shí)，則不需要改變第二晶體振蕩器的頻率，微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為保持頻率差不發(fā)生變化的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收到該控制信號(hào)后，不會(huì)調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也不會(huì)發(fā)生變化，最終不會(huì)使得第二晶體振蕩器頻率發(fā)生變化；當(dāng)所述頻率差信號(hào)的頻率大于所述目標(biāo)頻率時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率增大的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓增大，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之增大，最終使得第二晶體振蕩器的頻率增大一定的值，使得第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的頻率差減小，從而保證兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等；當(dāng)所述頻率差信號(hào)的頻率小于所述目標(biāo)頻率時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率減小的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓減小，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之減小，最終使得第二晶體振蕩器的頻率減小一定的值，使得第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的頻率差增大，從而保證兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等；作為另一種實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為周期，所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)周期時(shí)，上述頻率差控制方法的實(shí)施例中的步驟202:獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果的過程如圖4所示，具體可以包括:步驟401:獲取所述頻率差信號(hào)的周期；微處理器接收觸發(fā)器的頻率差信號(hào)，并可以直接獲取該頻率差信號(hào)的周期。步驟402:比較所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期；微處理器內(nèi)設(shè)置有目標(biāo)周期，將所述頻率差信號(hào)的周期與目標(biāo)周期做比較。步驟403:確定所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果。當(dāng)所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期相等時(shí)，則不需要改變第二晶體振蕩器的頻率，微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為保持頻率差不發(fā)生變化的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收到該控制信號(hào)后，不會(huì)調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也不會(huì)發(fā)生變化，最終不會(huì)使得第二晶體振蕩器頻率發(fā)生變化；當(dāng)所述頻率差信號(hào)的周期大于所述目標(biāo)周期時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率減小的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓減小，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之減小，最終使得第二晶體振蕩器的頻率減小一定的值，進(jìn)而保證第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等；當(dāng)所述頻率差信號(hào)的周期小于所述目標(biāo)周期時(shí)，則微處理器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送的控制信號(hào)為使得第二晶體振蕩器的頻率增大的信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)化器接收到該控制信號(hào)會(huì)根據(jù)基準(zhǔn)電壓調(diào)整其輸出的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓增大，因此，作用到變?nèi)荻O管上的輸出電壓也會(huì)隨之增大，最終使得第二晶體振蕩器的頻率增加一定的值，進(jìn)而保證了第一晶體振蕩器和第~■晶體振蕩器的頻率差與目標(biāo)頻率相等。在本發(fā)明中，通過周期性的改變第二晶體振蕩器的頻率，保證了第一晶體振蕩器的頻率和第二晶體振蕩器 的頻率差能夠一直保持某一固定的值，使得在通過脈沖雷達(dá)物位計(jì)或者導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)測量物料的高度時(shí)，保證了測量的準(zhǔn)確性。
本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的方法而言，由于其與實(shí)施例公開的系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見系統(tǒng)部分說明即可。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種頻率差控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 產(chǎn)生第一時(shí)鐘源的第一晶體振蕩器； 產(chǎn)生第二時(shí)鐘源的第二晶體振蕩器； 與所述第一晶體振蕩器和第二晶體振蕩器相連，分別根據(jù)所述第一時(shí)鐘源產(chǎn)生第一窄脈沖，并根據(jù)所述第二時(shí)鐘源產(chǎn)生第二窄脈沖，并輸出所述第一窄脈沖與所述第二窄脈沖的頻率差信號(hào)的觸發(fā)器； 與所述觸發(fā)器相連，獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)并與目標(biāo)特征參數(shù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的微處理器； 與所述微處理器相連的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以及與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連的、為所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓源，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器依據(jù)所述控制信號(hào)及所述基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓； 與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，接收所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓，并生成相應(yīng)的輸出電壓的的驅(qū)動(dòng)電路； 負(fù)極分別與所述驅(qū)動(dòng)電路和所述第二晶體振蕩器相連、接收所述輸出電壓，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓改變電容，以改變所述第二晶體振蕩器的頻率的變?nèi)荻O管，所述變?nèi)荻O管的正極接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述觸發(fā)器為高速D型觸發(fā)器。
4.一種頻率差控制方法，其特征在于，該方法應(yīng)用于頻率差控制系統(tǒng)，該方法包括: 接收由觸發(fā)器生成的第一晶體振蕩器的第一窄脈沖和第二晶體振蕩器的第二窄脈沖的頻率差信號(hào)； 獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果； 根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為數(shù)模轉(zhuǎn)換器依據(jù)基準(zhǔn)電壓生成目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓的依據(jù)，所述目標(biāo)驅(qū)動(dòng)電壓作用于驅(qū)動(dòng)電路生成輸出電壓，所述輸出電壓用于改變變?nèi)荻O管的電容，以改變所述第二晶體振蕩器的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為頻率，所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)頻率時(shí)，所述獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果過程包括: 獲取所述頻率差信號(hào)的頻率； 比較所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率； 確定所述頻率差信號(hào)的頻率與所述目標(biāo)頻率的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)為周期，所述目標(biāo)特征參數(shù)為目標(biāo)周期時(shí)，所述獲取所述頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果過程包括: 獲取所述頻率差信號(hào)的周期； 比較所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期； 確定所述頻率差信號(hào)的周期與所述目標(biāo)周期的比較結(jié)果為頻率差信號(hào)的特征參數(shù)與目標(biāo)特征參數(shù)的比較結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻率差控制系統(tǒng)和方法，該控制系統(tǒng)中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器分別與微處理器和基準(zhǔn)電壓源相連，驅(qū)動(dòng)電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以根據(jù)所述微處理器發(fā)送的控制信號(hào)和所述基準(zhǔn)電壓生成驅(qū)動(dòng)電壓，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓改變變?nèi)荻O管的電容，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第二晶體振蕩器頻率的改變，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的改變第二晶體振蕩器的頻率，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值能保持在固定值，保證了頻率差的穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，采用電容充放電的方式去控制第二晶體振蕩器的頻率極易受干擾脈沖的影響，使得兩個(gè)晶體振蕩器的頻率差值穩(wěn)定性差、精度不高的問題。
文檔編號(hào)H03L7/00GK103078632SQ20121057425
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者陳俊, 趙俊杰, 劉君, 夏濤, 范耀鋒 申請(qǐng)人:重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司