先決定數值藏在頻率還是占空比
方波能用不同方式代表量測值。有些感測器以每秒脈波數代表風速或流量，有些則維持近似固定頻率，用高態時間比例代表數值。接收到方波後，先查轉換公式與有效範圍，再決定量頻率、週期或占空比。若公式要頻率，量到占空比50%並不能直接求風速；也不能把PWM占空比當成每秒脈波數。
週期T是相鄰同方向有效邊緣的時間，頻率f=1/T；占空比D=tH/T，低態時間tL=T−tH。以1 kHz方波為例，週期1 ms，占空比30%時高態0.3 ms、低態0.7 ms。改成70%仍是1 kHz，只是高低態時間交換。這是最先要寫進介面文件的三個量，避免畫面標題寫頻率，實際程式卻讀脈寬。
| 要取得的值 | 合適的量測方式 | 不可直接替代 |
|---|---|---|
| 每秒脈波數 | 一定時間內計邊緣或量週期 | 萬用表直流平均電壓 |
| 高態比例 | 同週期量高態時間及週期 | 只量兩個上升緣 |
| 累積量 | 累計指定有效邊緣 | 只保存最後一筆頻率 |
| 來源是否正常 | 數值加診斷與更新時間 | 把無脈波一律認為零值 |
本篇以低壓感測器與硬體計數器為範圍，不指定PLC端子或暫存器。一般程式掃描輪詢輸入可能漏掉比掃描週期短的脈波；不能因為HMI偶爾看到輸入亮起，就宣稱已量到正確頻率。選硬體計數或時間戳擷取前，要先核對完整模組規格。
真實風速資料表告訴你哪些事情
Vaisala WAA151官方資料列出方波輸出及風速轉換關係，特性式為Uf=0.328+0.101×R，R為每秒輸出脈波數，Uf單位m/s。以100 Hz算得10.428 m/s；簡化式0.1×R則為10.0 m/s。兩者精度適用條件不同，不可先選簡化式，再聲稱具有特性式對應的精度。此處只示範查讀手冊，未把它當作已接線驗證的現場案例。
該頁同時列出輸出高低態與負載條件。這提醒我們：輸出叫方波，不代表一定是5 V TTL。假設某感測器高態跟著供電接近12 V，而計數輸入只允許5 V，就算頻率只有100 Hz也不能直連。先選合適介面或訊號轉換器，再檢查它是否保留邊緣及最短脈寬。
| 資料表欄位 | 先記錄的內容 | 為什麼不能省略 |
|---|---|---|
| 轉換式 | 斜率、截距及有效測量範圍 | 不能任意把0 Hz代入外推 |
| 輸出電壓 | 最大高態、最低高態、最大低態 | 同時核對耐壓與邏輯門檻 |
| 電氣負載 | 輸出電流、接收阻抗與電容 | 帶負載後波形可能改變 |
| 時序 | 最大頻率、最短高低態及反應時間 | 規格缺少時需向原廠確認 |
沒有脈波時，不能單靠上述特性式算出0.328 m/s，便宣稱感測器正量到這個速度。風杯啟動門檻、低速有效區、斷線和失電都會影響零頻率的意義。控制畫面應保留「低於可確認範圍」或「訊號失效」狀態，由實際手冊和診斷架構區分。
最大頻率相同也可能漏掉窄脈波
設計一個與特定產品無關的時序練習：來源最高750 Hz，週期約1.333 ms，但高態占空比可能只有10%，因此高態約133 µs、低態約1200 µs。若候選輸入標示可到1 kHz，卻要求高低態至少200 µs，這組訊號仍不相容。頻率上限只描述部分條件，不能取代脈寬條件。
第二個候選輸入要求高低態各至少50 µs，從名義脈寬看有機會符合，但仍要扣掉上升下降時間、隔離器傳播差異及濾波延遲。若啟用200 µs防抖濾波，原本可以辨識的133 µs高態又可能被濾掉。因此把濾波設定與硬體料號一起交付，不能只留程式版本。
| 自訂測試 | 有效高態 | 判斷 |
|---|---|---|
| 750 Hz且10%高態 | 約133 µs | 最小200 µs的輸入不適用 |
| 750 Hz且50%高態 | 約667 µs | 仍要核對低態和邊緣 |
| 750 Hz且90%高態 | 約1200 µs | 低態只剩133 µs也可能失敗 |
| 輸入濾波200 µs | 依濾波實作判斷 | 不能宣稱任何窄脈波都會保留 |
上升緣計數代表每個完整週期通常計一次；同時計上下緣會得到每週期兩次事件。若換成兩邊緣方式但仍沿用原本每脈波換算係數，結果就會差兩倍。編碼器的二倍或四倍解碼另有A/B相位條件，不要拿來當一般單路頻率的預設倍率。
計數窗口與週期量測的解析度取捨
固定窗口法用f=N/Δt。假設100 Hz訊號、100 ms窗口，理想會取得10個週期；若邊界導致一個計數的不確定度，頻率差就是1/0.1=10 Hz，對100 Hz已達10%。把窗口拉長至1秒，單一計數對應1 Hz，但更新更慢。這是計數量化的估算，不包括時基準確度、同步方式或來源抖動。
週期法用硬體時間戳量相鄰邊緣。假設100 Hz週期10 ms、量測時基每1 µs一格，單一時間格占週期0.01%；實際兩個時間戳的量化、時鐘誤差和觸發抖動仍要加入。低頻時週期法常能避免短窗口計數太少，但必須等到下一個邊緣；來源停止後還需要明確的逾時計時。
若量到週期10 ms、10.2 ms、9.8 ms，不必立刻認定電氣雜訊，來源本身速度也可能波動。先看接收波形是否有窄毛刺或多次跨門檻，再比較較長時間內的完整週期總數。需要平均時，可用多個完整週期的總時間計算，並明寫顯示更新率與最大延遲，避免把舊值當即時值。
完成後應能用已知頻率脈波源核對低、中、高點，並在10%、50%、90%占空比下分別確認計數及品質狀態。這些是自訂測試條件，必須在來源與輸入均允許的電壓、頻率和脈寬範圍內執行；不能為測試而把未知輸出硬接到模組。
排查順序與常見問題
先確認接收端高低態電壓，再看最短脈寬與邊緣，接著核對濾波、計數邊緣、窗口和換算式。若數值剛好兩倍，先查雙邊緣與倍率；若高速才少計，查窄脈寬與RC；若低速忽有忽無，查窗口解析度及無脈波逾時。不要直接調整工程倍率把偶發漏計修成看似正確。
示波器能查看類比波形，邏輯分析儀適合核對門檻判定後的事件；兩者都要注意最大輸入、參考地與探棒負載。接地式探棒不能接到未知電位或任意電源節點。先確認量測方法與設備隔離條件，再記錄波形；只有截圖沒有量測設定，也不足以證明相容。
問：頻率固定而平均電壓變了就是故障嗎？不一定，占空比或振幅也可能改變。問：每100 ms讀一次計數器就等於100 ms掃描脈波嗎？不是，硬體可持續計數，程式只是讀累積結果。問：無脈波時要立即寫零嗎？先依低速範圍與逾時策略區分有效零值和失效。問：輸入能到1 kHz就能接所有750 Hz訊號嗎？不行，還要核對最短高低態、電壓及濾波。
適用限制是低壓單路頻率或占空比介面。WAA151轉換式僅示範該型號資料表，文中的10%占空比、計數器門檻與時基都是自訂假設，並非WAA151時序保證。正式交付保存完整型號、接線、邊緣設定、濾波、窗口、逾時、轉換式版本及驗證紀錄。