专利名称：一种模拟通道的自动校准方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种模拟通道的自动校准方法及系统。
背景技术：
在工业控制中，需要对温度、湿度、流量、压力等过程变量进行监测和控制。在监测和控制过程中，需要通过传感器将这些物理量转换为模拟信号，模拟信号通过模拟通道的放大、调理及模数转换之后变成计算机可以识别的数字信号。然而，模拟信号通过调理电路时，往往会产生幅值偏差和相位偏差，造成控制系统不稳定、控制性能降低等后果。因此，为了减小模拟信号经过模拟通道所产生的误差，需要 对模拟通道进行校准。目前最常用的方法是通过人工测量、计算出增益系数、零漂和相位差三个校准参数并用最小二乘法拟合出调理电路前后端幅值的最优线性关系以及最优相位差，然后对模拟通道进行校准以达到对模拟信号全频段校准目的。图I是现有模拟通道校准方法的示意图。如图I所示，首先利用示波器分别对调理电路前后两端的模拟信号进行测量，得到当前频率《下模拟信号通过调理电路前，即测量点I和通过调理电路后，即测量点2的幅值和相位差，经过数据处理得到校准参数，然后逐渐改变频率，并按同样的方法依次计算出各个频率下的校准参数，最后通过最小二乘法得到调理电路前后端幅值的最优线性关系以及最优相位差，从而得到模拟信号全频段的校准参数，并下载到处理器中，对模拟信号经过调理、模数转换后数字信号进行校准。但这种方法的不足之处在于，没有考虑到信号频率的实际分布情况，不能从实际出发给模拟信号主频附近更高精度的校准。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟通道的自动校准方法，以提高模拟信号主频率附近的校准精度。为实现上述发明目的，本发明模拟通道的自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤(I)、幅值校准I. I)、获取调理电路的幅频数据输入幅值X=A1的模拟信号S1到调理电路，依次改变模拟信号S1频率《 i，《2，…，Oi，…，，分别测得调理电路输出端幅值y=A' 11,A/ 12，…，A' n，…，A' lm；输入幅值X=A2的模拟信号S2到调理电路，依次改变模拟信号S2频率《 i，《2，…，Oi，…，，分别测得调理电路输出端幅值y=A' 21,A/ 22,…，A' 2i,…，A' 2m；其中，m是频率数，频率GJ1, GJ2，…，GJi，…，覆盖了调理电路工作的频率范围；
I. 2)、确定调理电路在频率= 1，2，…，m下前后端幅值线性关系根据两点法，有
权利要求
1. 一种模拟通道的自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤 (I)、幅值校准 1.1)、获取调理电路的幅频数据 输入幅值X=A1的模拟信号S1到调理电路，依次改变模拟信号S1频率％，《2，. . .，. . .，分别测得调理电路输出端幅值v=A' A'A'A'J 八 11，八 12， > 八 ii, y i\ im , 输入幅值X=A2的模拟信号S2到调理电路，依次改变模拟信号S2频率％，《2，. . .，. . .，分别测得调理电路输出端幅值v=A' A'A'A 'J 八 21，八 22> 八 2i> 八 2m , 其中，m是频率数，频率GJ1, 2，...，Coi,...，《m覆盖了调理电路工作的频率范围； I.2)、确定调理电路在频率Opi = 1，2，. . .，m下如后端幅值线性关系 f A' = a. A1 +b. 根据两点法，有
2.一种模拟通道的自动校准系统，包括信号转换模块、高速同步数据采集模块； 信号转换模块利用硬件电路完成高速同步数据采集模块与调理电路之间的机械、电气连接以及测试信号的分配，测量点分别选取为调理的前后端，获得的模拟信号，供高速同步数据采集模块采集； 高速同步数据采集模块用于同步采集模拟通道调理电路前后两端的模拟信号，其特征在于，还包括参数校正模块和参数下载模块； 校正模块通过软件方式控制同步数据采集模块分别对调理电路前端和后端进行数据采集，然后，按照权利要求I所述的步骤进行处理，得到校准参数； 参数下载模块将增益系数、零漂以及相位差校准参数发送到被测系统的处理器，对模拟通道采集的数字信号进行补偿，完成模拟通道的自动校准。
全文摘要
本发明公开了一种模拟通道的自动校准方法，通过获取各个频率下调理电路的幅值线性关系，根据模拟信号的主频率，得到各个幅值线性关系的权值，采用加权最小二乘法得到调理电路的增益系数、零漂校准参数，发送到被测系统的处理器中，对模拟通道采集的信号进行补偿。同时，获取各个频率下调理电路的相差，依据权值，利用加权最小二乘法求得最优相位差，并转换为延迟时间，被测系统的处理器控制时，将延迟时间τ考虑到控制过程中。在本发明中，考虑到了信号主频率实际分布情况，采用了加权最小二乘法，使处于主频率附近的拟合曲线精度更高，更加客观地反映了调理电路的实际情况，从而提高了模拟信号主频率附近的校准精度。
文档编号G05B23/02GK102654771SQ201210150919
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者凡时财, 徐红兵, 李星晔, 邹见效 申请人:电子科技大学