本发明涉及频率测量，特别是一种高精度频率测量方法及装置。
背景技术：
1、频率作为电子测量系统中最基本和最常用的测量参数之一，在数字与电子技术中体现出了巨大的价值。最早的测频方法是直接测频法，包括直接频率测量法和直接周期测量法，因为直接测频法在实际应用中会有一些局限，所以后来一些研究人员对直接测频法进行一些直接简单的改进，研究出多周期同步测频法。如今随着硬件电路的不断发展，一些原来无法实现或很难实现的测量方法越来容易实现，一些新的测量方法也逐渐被人提出来。目前国内外使用的测频方法除了直接测频法和多周期同步测频法，还有游标法、内插法、差频法、相检带宽法以及数字移相计数法。
2、直接测频法测量方便、读数直接，但是其测量误差与被测信号频率都有很大的关联性，在被测信号频率较高时，直接周期测量法误差较大，在被测信号频率较低时，直接频率测量法误差较大，无法实现等精度测频，在有较高的测量准确度时，测量的范围将受到一定的限制。
3、游标法和内插法都对时间间隔用模拟的方法处理值后再进行计数，在一定程度上可以提高测量精度。但是和差频法一样，游标法和内插法对振荡器稳定性、精度等方面的性能要求很高，所耗成本高，电路结构也很复杂，这降低了使用这三种方法的可能性。相检带宽法不仅消除了被测信号的±1计数误差，还消除标准信号的±1计数。但是如果被测信号与标准信号之间频差过小，两个相位重合点之间的间隔会很大，产生的闸门时间会很长；如果被测信号与标准信号之间频差过大，二者的相位重合点就无法找到相应的规律，无法达到应有的精度。数字移相计数法可以等效成将原先的标准时钟信号进行倍频处理，但是它对数字延迟的精度要求很高，在原先的标准时钟信号频率很高的情况下，数字延迟的误差会很大。
4、多周期同步测频法相对误差与被测信号频率的大小无关，仅与闸门时间和基准时钟频率有关，即实现了整个测试频段的等精度测量。闸门时间越长，基准时钟频率越高，测频的相对误差越小。需要注意的是，原则上闸门时间越长，则精度越高。但对于多周期同步测频法，在实际中，因为闸门时间是固定的，在被测信号频率较低的情况下，如果其周期小于闸门时间，多周期同步测频法无法进行测量，若为了测频范围的较小提升而牺牲很大的测量效率，这明显得不偿失，因此多周期同步测频法在低频段不适用。除此，虽然相对误差与被测信号频率无关，但是绝对误差与被测信号频率成正比例关系，如果在测量高频信号时忽略这一点，会存在很大的绝对误差；并且在实验中，因为电路元器件之间的高频干扰对高频信号产生较大影响，并且会对系统的稳定性产生很大影响，使其在测量高频信号时难以达到很高的精度，因此被测信号频率测量值实际相对误差会比理论值大得多。为了实现宽频段测量与高频信号测量误差的抑制，本文提出了一种高精度频率测量方法及装置，实现在兼顾测量时间的同时，实现高精度宽频段测频。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术中存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明所要解决的问题在于如何实现高精度的宽频段测频。
3、为解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种高精度频率测量方法，其包括，对被测信号频率进行粗测估计，获得被测信号的粗测值；确定被测信号的倍周值；将所述被测信号的倍周值代入非线性倍周闸门函数获得非线性倍周闸门时间；在所述非线性倍周闸门时间下计算获得被测信号的频率；其中，所述被测信号的倍周值为所述非线性倍周闸门时间与所述被测信号周期的比值。
4、作为本发明所述高精度频率测量方法的一种优选方案，其中：所述被测信号的粗测值测量方法包括利用标准时钟信号生成固定的粗测闸门，在所述粗测闸门内对被测信号的周期进行计数，则所述被测信号的粗测值为：
5、，
6、其中为所述被测信号频率的粗测值，t1为所述粗测闸门时间，n为在所述粗测闸门时间内对所述被测信号的周期进行计数获得的计数值。
7、作为本发明所述高精度频率测量方法的一种优选方案，其中：所述被测信号的倍周值计算公式为：
8、，
9、其中，为所述被测信号的倍周值，为所述被测信号频率的粗测值。
10、作为本发明所述高精度频率测量方法的一种优选方案，其中：所述非线性倍周闸门函数为：
11、，
12、其中，t为非线性倍周闸门时间，为所述被测信号频率的粗测值。
13、作为本发明所述高精度频率测量方法的一种优选方案，其中：所述被测信号的频率计算公式为：
14、，
15、其中，为所述被测信号的频率，为所述标准时钟信号频率，为在所述非线性倍周闸门时间t内所述标准时钟信号的周期计数值，为所述被测信号的倍周值。
16、本发明的另一个目的是提供一种高精度频率测量装置，其包括预测频率模块，用于输入被测信号，获得所述被测信号频率的粗测值和倍周值；
17、非线性倍周闸门产生模块，用于生成非线性倍周闸门；标准信号计数模块，用于在所述非线性倍周闸门时间t内对标准时钟信号进行计数，获得计数值；测频数据缓存模块，用于将所述倍周值和所述标准时钟信号计数值整合成测频数据；测频数据发送模块，用于将所述测频数据发送至微控制单元。
18、作为本发明所述高精度频率测量装置的一种优选方案，其中：所述预测频率模块包括，粗测闸门生成单元，用于生成所述粗测闸门时间；计数单元，用于在所述粗测闸门时间内对所述被测信号的上升沿个数进行计数并获得所述被测信号的粗测值；倍周值输出单元，配置有被测信号倍周值分段函数，并通过所述非线性倍周闸门函数输出所述倍周值。
19、作为本发明所述高精度频率测量装置的一种优选方案，其中：所述非线性倍周闸门产生模块包括，同步单元，用于使生成的所述非线性倍周闸门与所述被测信号同步，所述非线性倍周闸门时间t是所述被测信号周期的倍。
20、作为本发明所述高精度频率测量装置的一种优选方案，其中：所述测频数据为一个64位二进制数据，其由数据类型均分别为32位二进制的所述倍周值和所述计数值整合而成。
21、作为本发明所述高精度频率测量装置的一种优选方案，其中：所述测频数据发送模块包括，时钟信号产生单元，用于生成基准时钟和与所述微控制单元之间通信用的通信时钟。
22、本发明有益效果为：本发明通过被测信号的倍周值和非线性倍周函数，使在进行频率测量的时候可以自适应选取适合被测频率频段的闸门时间，从而实现了高精度宽频信号频率测量。
1.一种高精度频率测量方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的高精度频率测量方法，其特征在于：所述被测信号的粗测值测量方法包括利用标准时钟信号生成固定的粗测闸门，在所述粗测闸门内对被测信号的周期进行计数，则所述被测信号频率的粗测值为：
3.如权利要求2所述的高精度频率测量方法，其特征在于：所述被测信号的倍周值计算公式为：
4.如权利要求3所述的高精度频率测量方法，其特征在于：所述非线性倍周闸门函数为：
5.如权利要求4所述的高精度频率测量方法，其特征在于：所述被测信号的频率计算公式为：
6.一种高精度频率测量装置，其特征在于：包括，
7.如权利要求6所述的高精度频率测量装置，其特征在于：所述预测频率模块（100）包括，
8.如权利要求7所述的高精度频率测量装置，其特征在于：所述非线性倍周闸门产生模块（200）包括，
9.如权利要求8所述的高精度频率测量装置，其特征在于：所述测频数据为一个64位二进制数据，其由数据类型均分别为32位二进制的所述倍周值和所述计数值整合而成。
10.如权利要求9所述的高精度频率测量装置，其特征在于：所述测频数据发送模块（500）包括，
