一種紅外線軸溫探測系統音頻通道頻率測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及紅外線軸溫探測系統自動檢測領域，具體涉及一種紅外線軸溫探測系 統音頻通道頻率測量方法。
【背景技術】
[0002] 鐵路系統廣泛采用紅外線軸溫探測系統對車輛軸溫進行實時監測。系統主要由紅 外主機、音頻通道和監測中心組成，有效預防了車輛熱切軸，在保障行車安全方面取得了良 好效果，發揮了重要作用。
[0003] 紅外線軸溫探測系統通訊協議往往是不公開的，即使獲取了音頻信號解碼數據， 也不能得知數據含義，無法判定系統是否故障。通過測量音頻信號頻率，可以獲取線路狀 態，為故障判定提供依據。
[0004] 目前頻率測量方法主要有時域測頻法和頻域測頻法兩種。時域測頻法一般使用微 處理器，如單片機，進行過零周期檢測，然而單片機工作頻率偏低，計數頻率不高，導致測量 精度較差。頻域測頻法采用頻譜分析技術，如快速傅立葉變換(FFT)，但是FFT需要整周期采 樣，而音頻信號屬于非線性調制，難以對所有成分都進行整周期采樣，不能滿足要求。

【發明內容】

[0005] 為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種紅外線軸溫探測系統音頻通道頻 率測量方法，使用現場可編程門陣列(FPGA)測量信號頻率，減小測量誤差，提高測量精度， 實時監測信號頻率，為故障判定提供依據。
[0006] 本發明是紅外熱軸通道監視診斷系統的擴展和延伸，該系統內容詳見實用新型 《一種紅外熱軸通道監視診斷系統》，專利號:ZL 2014 2 0533301.6。
[0007] 通過以下技術方案實現，一種紅外線軸溫探測系統音頻通道頻率測量方法，其特 征在于，以紅外熱軸通道監視診斷系統為基礎，在分析診斷設備與監測終端上分別設置頻 率測量模塊，所述頻率測量模塊包括整形電路、FPGA測量模塊和控制計算模塊，所述整形電 路接收音頻信號進行整形后輸出至FPGA測量模塊;所述FPGA測量模塊采用多周期同步測量 技術測量標準時鐘信號和輸入待測信號個數，并送至控制計算模塊;所述控制計算模塊接 收標準時鐘信號和輸入待測信號個數，計算輸入待測信號頻率。
[0008] 作為上述技術方案的優選，所述整形電路使用高速比較器構成滯回比較器電路， 將音頻信號轉換為矩形波信號。
[0009] 作為上述技術方案的優選，所述FPGA測量模塊包括鎖相環倍頻模塊、延時消抖模 塊、預置門設置模塊、測量計數模塊和串口通信模塊，所述鎖相環倍頻模塊對系統時鐘信號 進行倍頻，輸出更高頻率時鐘信號，作為標準時鐘信號，標準時鐘信號分別輸入延時消抖模 塊、預置門設置模塊和測量計數模塊;所述延時消抖模塊對輸入待測信號進行處理，去除信 號毛刺，減小測量誤差，并將處理后信號輸入至預置門設置模塊和測量計數模塊;所述預置 門設置模塊測量標準時鐘信號和輸入待測信號個數，確定閘門時間，并將閘門時間控制信 號輸入至測量計數模塊;所述測量計數模塊在閘門時間控制下，測量標準時鐘信號和輸入 待測信號個數，并將測量計數結果輸入至串口通信模塊;所述串口通信模塊將標準時鐘信 號和輸入待測信號個數傳送至控制計算模塊。
[0010] 作為上述技術方案的優選，所述控制計算模塊的具體工作流程如下：
[0011] (1)開始；
[0012] (2)初始化包括系統時鐘、輸入輸出接口；
[0013 ] (3)下發讀取數據指令至FPGA測量模塊；
[0014] (4)接收標準時鐘信號和輸入待測信號個數；
[0015] (5)計算輸入待測信號頻率；
[0016] (6)返回步驟(3)。
[0017] 有益效果：
[0018]本發明提供了一種紅外線軸溫探測系統音頻通道頻率測量方法，使用FPGA測量信 號頻率，減小測量誤差，提高測量精度，實時監測信號頻率，為故障判定提供依據。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發明系統結構示意圖；
[0020] 圖2是本發明頻率測量模塊結構框圖；
[0021] 圖3是本發明FPGA測量原理圖；
[0022]圖4是本發明FPGA測量時序圖；
[0023]圖5是本發明FPGA測量模塊結構框圖；
[0024]圖6是本發明頻率測量流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。本實施例以本發明技術 方案為前提進行實施，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0026] 如圖1所示，紅外線軸溫探測系統包括探測站、音頻通道、監測中心和監控機房，探 測站設置有紅外主機，紅外主機通過調制解調器連接音頻通道;音頻通道設置有接線盒和 配線架，接線盒連接探測站，配線架接入監測中心;監測中心設置有調制解調器，監控機房 設置有監控主機，配線架通過調制解調器連接監控主機。紅外熱軸通道監視診斷系統包括 監測終端、分析診斷設備和監視診斷平臺。
[0027] 監測終端部署在探測站，連接音頻通道，對其進行監測;分析診斷設備部署在監測 中心，接入音頻通道，并與監控網絡相連;監視診斷平臺部署在監控機房，與監控網絡相連。
[0028] 頻率測量模塊是監測終端和分析診斷設備的重要組成部分，可獲取紅外線軸溫探 測系統線路信號頻率，為系統故障判定提供依據。
[0029] 如圖2所示，頻率測量模塊包括整形電路、FPGA測量模塊和控制計算模塊。
[0030] 整形電路使用高速比較器構成滯回比較器電路，將音頻信號轉換為矩形波信號。 矩形波信號有抖動現象，輸入FPGA測量模塊后，編寫延時消抖程序，校正信號。
[0031] FPGA測量模塊采用多周期同步測量技術，閘門時間與輸入待測信號同步。測量頻 率相對誤差僅與閘門時間和標準時鐘信號頻率有關，與輸入待測信號頻率無關，實現等精 度測量。
[0032] 控制計算模塊接收FPGA測量模塊上傳的標準時鐘信號和輸入待測信號個數，計算 輸入待測信號頻率。根據音頻信號頻率，可判定紅外線軸溫探測系統是否發生故障。
[0033] 如圖3所示，觸發器D端連接預置閘門控制信號，CLK端連接輸入待測信號，CLR端連 接清零信號，Q端輸出實際閘門控制信號。
[0034] SCNT和XCNT是兩個高速計數器，SENA和XENA是使能端，連接實際閘門控制信號； SCLK和XCLK是輸入端，分別連接標準時鐘信號和輸入待測信號;SCLR和XCLR是清零端，連接 清零信號;S0UT和X0UT是輸出端，輸出計數結果。
[0035] 尚未測頻時，預置閘門控制信號低電平，實際閘門控制信號低電平，兩個計數器不 工作。測頻前，清零信號將觸發器和兩個計數器清零。
[0036] 開始測頻時，預置閘門控制信