VM系列振弦采集模块频率计算与质量评定

河北稳控科技VM系列振弦采集模块频率计算与质量评定

运用采集到的若干信号样本数据， 首先估算得到一个频率值，称为“ 伪频率值” ；然后在模块异常数据剔除算法模型中， 以寄存器 CAL_PAR1 的值作为主要判定参数， 每个采样值与伪频率值进行运算，将不符合要求的异常数据进行剔除， 剩余数据被认定为“ 优质” 样本； 原始样本标准差、 优质样本标准差分别保存于寄存器 SIG_STD.[15:8]和 SIG_STD.[7:0]中， 优质样本数量更新到寄存器 HQ_COUNT 中， 优质样本质量评定值保存于寄存器 SMP_QUA 中，最终的传感器频率值和频模值分别更新到寄存器 S_FRQ 和寄存器 F_REQM。 当剩余“ 优质” 样本数量低于CAL_PAR2 限制或标准差过大时，本次测量样本质量评结果强制为 0%。

RD_COUNT 是组合参数寄存器，包含了预期采样数和采样超时两个参数， RD_COUNT.[8:0]规定了预期的采样数量， RD_COUNT.[15:9]定义了采样超时时长，若采样过程中超过此时间时仍未完成预期数量的采样，则强制结束采样过程。 采样超时时长单位为 100ms， 参数取值范围为 1~127
（即：最大超时长可以为 127*100ms=12.7 秒）， 当超时长设置为 0 时，使用默认超时时长 1000ms。

AMP.[11:8]定义了采样完成后再次采样几次。若设置了非 0 值，则会在完成了上述指定数量的信号采样后再重复 n 次，最终的频率值会是多次采样的平均值。这个功能可以最大限度的采样最多的信号，使最终的频率精度更加精准。

信号综合质量： 样本质量用百分数表示， 一般情况下， 样本质量为 50%及以上时的频率值能够代表传感器真实的频率，低于 50%则认为频率值可信度较差或不可信，在模块使用过程中，尽量使用样本质量在 75%以上的频率值做为最终结果。

SFC 频率误差是指 SFC 方法计算得到的频率值（寄存器 SFC_FRQ）的误差范围，单位为 0.1Hz。
例如： 38 表示当前 SFC 频率值的误差范围为正负 3.8Hz。


S_FRQ 寄存器频率和 SFC 频率的区别
S_FRQ 寄存器频率是推荐读取并使用的频率值，精度较高，但当信号未达到预定要求时会强制为0，另外， S_FRQ 频率计算过程中无法区分出传感器信号中夹杂的幅值较大的干扰杂散信号，在一些极端条件产生时可能计算得到错误频率（概率很低）； SFC 频率值是一个信号分析预估值，抗干扰能力很强， 通常情况下总能代表传感器的正确频率，但相对于 S_FRQ 寄存器中的频率值而言，这个值有一定的误差。
当 CAL_PAR2[15]设置为 1 时，模块会在 S_FRQ 计算结果为 0 时将 SFC 频率填充到 S_FRQ 寄存器内，此时状态寄存器 SYS_STA[8]置位为 1。

读取实时测量结果的频率值时， 若测量值与传感器标称频率相差过大时，应读取运行状态寄存器 SYS_STA.[5]， 判断是否产生了频率寄存器溢出，若 SYS_STA.[5]为 1， 真实的频率值应等于(S_FRQ/10+6553.5)Hz。

优质样本数量寄存器 HQ_COUNT（ 0x2B）
位 符号 值 描述 默认值
bit15:9 0 预留，暂未定义功能 0
bit8:0 0~300 采样数据进行异常样本剔除后剩余的样本
数量。单位：0 个。

样本标准差寄存器 SIG_STD（ 0x2A）
位 符号 值 描述 默认值
bit15:8 0~255 原始样本标准差， 单位： Hz 0
bit7:0 0~255 优质样本标准差， 单位： Hz 0

当前频率的数值可信度可由以下几种方法来判断：
（ 1） 平均信号幅值大于 60%， 优质样本数量大于预期采样数量的 50%且不低于 50 个，优质样本评估值大于 80%。
（ 2） 优质样本数量大于预期采样数量的 50%且不低于 50 个，优质样本评估值大于 80%。
（ 3）优质样本评估值大于 80%。