CN114623939A - 一种脉冲频率的确定方法、装置、设备以及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种脉冲频率的确定方法、装置、设备以及介质。该方法包括:获取参考时钟的时钟频率;统计设定时长内所述参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率。本发明实施例通过一个参考时钟触发两种计数器进行计数,得到两组计数值,同时结合参考时钟的时钟频率,确定待测信号脉冲频率的方法,解决了FPGA内部计数器数据异常的问题,提高了待测信号脉冲频率测量的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及超快激光器技术领域,尤其涉及一种脉冲频率的确定方法、装置、设备以及介质。
背景技术
由于超快激光器在工作过程中,需要实时检测种子源是否正常,常用的检测方法是测量种子源的输出频率是否正常,因此需要准确稳定的测量种子源频率。
现有技术是采用两组计数器同时计数,一组计数器是用比较稳定的时钟触发,记录一段时间,作为参考时间。另一组计数器是用待测频率作为时钟触发,计算其在一段时间内是上升沿个数,即脉冲周期数。然后通过公式计算得到待测信号的频率。
然而,待测信号作为第二组计数器的触发时钟,会出现时钟不稳定的现象,因为待测信号是种子源发出的光信号,通过光电传感器转换成的电信号,在转换和传输过程中非常容易出现毛刺,如果直接用待测信号作为计数器的触发时钟,当种子源信号在转换和传输过程中出现毛刺时,相当于第二组计数器的触发时钟出现了毛刺,时钟有毛刺,便会造成现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)内部计数器出现异常,使得计算出来的频率不正确。
发明内容
本发明提供了一种脉冲频率的确定方法、装置、设备以及介质,以解决待测信号出现毛刺,造成FPGA内部计数器出现异常的问题,从而提高待测信号频率测量的准确度。
根据本发明的一方面,提供了一种脉冲频率的确定方法,包括:
获取参考时钟的时钟频率;
统计设定时长内所述参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;
根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率。
根据本发明的另一方面,提供了一种脉冲频率的确定装置,包括:
时钟频率获取模块,用于获取参考时钟的时钟频率;
计数值统计模块,用于统计设定时长内所述参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;
脉冲频率确定模块,用于根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率。
根据本发明的另一方面,提供了一种电子设备,所述电子设备包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的脉冲频率的确定方法。
根据本发明的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的脉冲频率的确定方法。
本发明实施例的技术方案,通过获取参考时钟的时钟频率;统计设定时长内所述参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率。本发明实施例通过一个参考时钟触发两种计数器进行计数,得到两组计数值,同时结合参考时钟的时钟频率,确定待测信号脉冲频率的方法,解决了FPGA内部计数器数据异常的问题,提高了待测信号频率测量的准确度。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种脉冲频率的确定方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的利用参考时钟对待测信号拍打的实现示意图;
图3为本发明实施例提供的一种脉冲频率的确定方法的实现示意流程图;
图4为本发明实施例提供的一种脉冲频率的确定装置的结构示意图;
图5是实现本发明实施例的一种脉冲频率的确定方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种脉冲频率的确定方法的流程图,本实施例可适用于确定待测信号脉冲频率的情况,该方法可以由脉冲频率的确定装置来执行,并一般可集成在具有脉冲频率的确定功能的设备中,该设备可以是服务器、移动终端或服务器集群等电子设备。如图1所示,该方法具体包括如下步骤:如图1所示,该方法包括:
S110、获取参考时钟的时钟频率。
其中,时钟频率用于描述周期性脉冲信号在单位时间内所产生的脉冲数量。而对于参考时钟,可以根据用户的需求进行选择,例如可以是石英晶体振荡器产生的时钟信号,并且参考时钟是稳定的时钟源。
S120、统计设定时长内参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值。
其中,第一计数值和第二计数值是由两组计数器同时进行计数得到的计数值,并且该两组计数器的触发时钟都是采用稳定的参考时钟。第一计数值可以是第一组计数器对设定时长内所需要的周期数量进行计数的值。第二计数值可以是第二组计数器对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数的值。当然,待测信号每一个上升沿,可以理解为一个脉冲周期。其中,设定时长可以根据所需测量频率精度进行调整,本发明实施例不作限制,例如可以是1毫秒。示例性的,若设定时长为1毫秒,参考时钟频率为100兆赫兹,则第一组计数器共需要计数100000个周期。
具体的,第一组计数器和第二计数器同时计数,第一组计数器持续在计数,直到达到设定时长的最大计数值时,统计参考时钟的第一计数值(最大计数值),同时,统计第二组计数器对待测信号的上升沿数量计数的值。
本实施例,采用稳定的参考时钟做为计数器触发时钟,解决了现有方案中待测信号不稳定的因素,可防止待测信号计数器出现异常,可使脉冲频率的测量结果更为稳定准确。
可选的,统计设定时长内待测信号的第二计数值,包括:
基于参考时钟对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
其中,上升沿是指数字电平从低电平(数字“0”)变为高电平(数字“1”)的那一瞬间(时刻)。
本发明实施例,可以通过稳定的参考时钟对设定时长内的待测信号进行拍打两拍,通过拍打两拍可以判断待测信号的上升沿,从而可以对待测信号的上升沿数量进行计数,得到第二计数值。
可选的,基于参考时钟对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值,包括:
基于参考时钟对待测信号进行打拍,获得第一打拍信号;
基于参考时钟对第一打拍信号进行打拍,获得第二打拍信号;
根据第一打拍信号和第二打拍信号对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
其中,第一打拍信号可以是利用参考时钟对待测信号进行采样所得到的信号。第二打拍信号可以是利用参考时钟对第一打拍信号进行采样所得到的信号。
具体的,在参考时钟的上升沿触发对待测信号的前一时刻的信号点进行采样,在采样完成之后,得到第一打拍信号,在参考时钟的上升沿触发对第一打拍信号前一时刻的信号点进行采样,在采样完成之后,得到第二打拍信号,并将第一打拍信号和第二打拍信号一起作为判断待测信号上升沿的条件,以及对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数的值,作为第二计数值。
本实施例,由于在参考时钟的上升沿触发采样,在非上升沿期间不采样,因此,可能在首尾两端各存在一个周期的误差,共两个周期。当第一计数值越大,两个周期的误差影响越小。因此若要减少误差,可以增大参考时钟的时钟频率,即减少了误差时间。还可以增大设定时长,即减小误差的占比。
可选的,根据第一打拍信号和第二打拍信号对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值,包括:
在设定时长内,当参考时钟的信号处于上升沿时,获取第一拍打信号和第二打拍信号的电平值;
当第一拍打信号为高电平且第二拍打信号为低电平时,将第二计数值累加1。
具体的,在设定时长内,当参考时钟的信号处于上升沿时,获取第一拍打信号和第二打拍信号的电平值,以进行对待测信号的上升沿进行判断,当第一拍打信号为高电平且第二拍打信号为低电平时,判定为待测信号的上升沿,并对第二计数值执行加1操作。
S130、根据时钟频率、第一计数值和第二计数值确定待测信号的脉冲频率。
其中,脉冲频率为单位时间内在放电间隙上发生有效放电次数。
具体的,第一计数值是第一组计数器对设定时长内的所需要的周期数量进行计数的值,该设定时长可以通过如下公式计算得到:第一计数值*参考时钟周期。第二计数值表示待测信号在设定时长内产生的脉冲周期,而一个脉冲周期可以通过如下公式计算得到:设定时长/第二计数值。因此,待测信号的脉冲频率通过如下公式可以计算得到:第二计数值/设定时长,从而可以得到脉冲频率=第二计数值/(第一计数值*参考时钟周期),进而根据参考时钟频率等于1/参考时钟周期,可以确定待测信号的脉冲频率。
可选的,根据时钟频率、第一计数值和第二计数值确定待测信号的脉冲频率按照如下公式计算:
脉冲频率=(第二计数值*时钟频率)/第一计数值。
需要说明的是,待测信号的脉冲频率中的第二计数值为第一计数值达到设定时长的最大第一计数值时,将第二计数值进行存储的数值。例如设定时间是1毫秒,参考时钟周期10纳秒,则第一计数值最大值为:100000-1。待测信号的脉冲频率中的第一计数值为最大第一计数值。
本发明实施例的技术方案,通过获取参考时钟的时钟频率;统计设定时长内参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;根据时钟频率、第一计数值和第二计数值确定待测信号的脉冲频率。本发明实施例通过一个参考时钟触发两种计数器进行计数,得到两组计数值,同时结合参考时钟的时钟频率,确定待测信号脉冲频率的方法,解决了FPGA内部计数器数据异常的问题,提高了待测信号频率测量的准确度。
示例性的,图2为本发明实施例提供的利用参考时钟对待测信号拍打的实现示意图。如图2所示,参考时钟为稳定的时钟源,利用稳定的参考时钟对待测信号进行拍打两拍,第一拍打信号为利用参考时钟对待测信号进行采样的信号,第二拍打信号为利用参考时钟对第一拍打信号采样的信号,虚线表示对应参考时钟的上升沿,在参考时钟的上升沿触发对待测信号的采样。第一组计数器记录设定时长内参考时钟的周期数,第二组计数器记录待测信号的上升沿的数量,其中,当第一拍打信号是高电平,并且第二拍打信号是低电平时,判定为待测信号的上升沿。
示例性的,图3为本发明实施例提供的一种脉冲频率的确定方法的实现示意流程图。如图3所示,第一组计数器和第二组计数器同时计数,首先,第一组计数器一直不断的计数,例如,第一组计数器执行加1操作,计数到设定时长的最大第一计数值时,第一组计数器对第一计数值清零。当检测到打拍1是高电平,并且打拍2是低电平时,即待测信号出现上升沿,则第二计数值累加1,当第一计数值到达最大值时,存下此时的第二计数值,可记作为data,然后第二组计数器对第二计数值也清零。此后,第一组计数器再次进行计数,当第一计数值到达最大第一计数值时,更新data的值。需要说明的是,所有计数器的触发时钟均为参考时钟,可根据如下公式得到待测信号的脉冲频率:待测信号的脉冲频率=data*参考时钟频率/最大第一计数值。
图4为本发明实施例提供的一种脉冲频率的确定装置的结构示意图。
如图4所示,该装置包括:
时钟频率获取模块210,用于获取参考时钟的时钟频率;
计数值统计模块220,用于统计设定时长内所述参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;
脉冲频率确定模块230,用于根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率。
可选的,计数值统计模块220包括:
第二计数值获得单元,用于基于所述参考时钟对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
可选的,所述第二计数值获得单元包括:
第一打拍信号获得子单元,用于基于所述参考时钟对所述待测信号进行打拍,获得第一打拍信号;
第二打拍信号获得子单元,用于基于所述参考时钟对所述第一打拍信号进行打拍,获得第二打拍信号;
第二计数值获得子单元,用于根据所述第一打拍信号和所述第二打拍信号对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
可选的,所述第二计数值获得子单元,还用于:
在所述设定时长内,当所述参考时钟的信号处于上升沿时,获取所述第一拍打信号和所述第二打拍信号的电平值;
当所述第一拍打信号为高电平且第二拍打信号为低电平时,将所述第二计数值累加1。
可选的,脉冲频率确定模块230,还用于:按照如下公式计算:
脉冲频率=(第二计数值*时钟频率)/第一计数值。
本发明实施例所提供的一种脉冲频率的确定装置可执行本发明任意实施例所提供的一种脉冲频率的确定方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机,诸如,膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置,诸如,个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例,并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图5所示,电子设备10包括至少一个处理器11,以及与至少一个处理器11通信连接的存储器,如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等,其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序,处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序,来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中,还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15,包括:输入单元16,例如键盘、鼠标等;输出单元17,例如各种类型的显示器、扬声器等;存储单元18,例如磁盘、光盘等;以及通信单元19,例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理,例如方法脉冲频率的确定。
在一些实施例中,方法脉冲频率的确定可被实现为计算机程序,其被有形地包含于计算机可读存储介质,例如存储单元18。在一些实施例中,计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时,可以执行上文描述的方法脉冲频率的确定的一个或多个步骤。备选地,在其他实施例中,处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如,借助于固件)而被配置为执行方法脉冲频率的确定。
本文中以上描述的***和技术的各种实施方式可以在数字电子电路***、集成电路***、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上***的***(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括:实施在一个或者多个计算机程序中,该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程***上执行和/或解释,该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器,可以从存储***、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令,并且将数据和指令传输至该存储***、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器,使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行,作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中,计算机可读存储介质可以是有形的介质,其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备,或者上述内容的任何合适组合。备选地,计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互,可以在电子设备上实施此处描述的***和技术,该电子设备具有:用于向用户显示信息的显示装置(例如,CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器);以及键盘和指向装置(例如,鼠标或者轨迹球),用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互;例如,提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如,视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈);并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的***和技术实施在包括后台部件的计算***(例如,作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算***(例如,应用服务器)、或者包括前端部件的计算***(例如,具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机,用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的***和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算***中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如,通信网络)来将***的部件相互连接。通信网络的示例包括:局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算***可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器,又称为云计算服务器或云主机,是云计算服务体系中的一项主机产品,以解决了传统物理主机与VPS服务中,存在的管理难度大,业务扩展性弱的缺陷。
应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脉冲频率的确定方法,其特征在于,包括:
获取参考时钟的时钟频率;
统计设定时长内所述参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;
根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,统计设定时长内待测信号的第二计数值,包括:
基于所述参考时钟对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,基于所述参考时钟对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值,包括:
基于所述参考时钟对所述待测信号进行打拍,获得第一打拍信号;
基于所述参考时钟对所述第一打拍信号进行打拍,获得第二打拍信号;
根据所述第一打拍信号和所述第二打拍信号对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据所述第一打拍信号和所述第二打拍信号对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值,包括:
在所述设定时长内,当所述参考时钟的信号处于上升沿时,获取所述第一拍打信号和所述第二打拍信号的电平值;
当所述第一拍打信号为高电平且第二拍打信号为低电平时,将所述第二计数值累加1。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在在于,根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率按照如下公式计算:
脉冲频率=(第二计数值*时钟频率)/第一计数值。
6.一种脉冲频率的确定装置,其特征在于,包括:
时钟频率获取模块,用于获取参考时钟的时钟频率;
计数值统计模块,用于统计设定时长内所述参考时钟的第一计数值以及待测信号的第二计数值;
脉冲频率确定模块,用于根据所述时钟频率、所述第一计数值和所述第二计数值确定所述待测信号的脉冲频率。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述计数值统计模块包括:
第二计数值获得单元,用于基于所述参考时钟对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第二计数值获得单元包括:
第一打拍信号获得子单元,用于基于所述参考时钟对所述待测信号进行打拍,获得第一打拍信号;
第二打拍信号获得子单元,用于基于所述参考时钟对所述第一打拍信号进行打拍,获得第二打拍信号;
第二计数值获得子单元,用于根据所述第一打拍信号和所述第二打拍信号对设定时长内待测信号的上升沿数量进行计数,获得第二计数值。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的脉冲频率的确定方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的脉冲频率的确定方法。
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