专利名称：一种小信号滤波装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滤波装置，具体应用于对副枪数据分析系统的模拟输入信号进 行滤波处理。
背景技术：
我公司自主研发制造的副枪数据分析系统(DAS)在武钢及全国各大钢厂转炉项 目中投入使用，是一套高精度的测量分析系统。但现场检测环境恶劣，尤其是系统冷端低频 模拟量输入信号易受电磁场和各种噪声的干扰影响而产生测量误差，导致系统易产生不稳 定的纹波，影响了测量的准确性，同时也降低了系统的精确度。副枪数据分析系统(DAS)是一套高可靠性的实时嵌入式计算机系统，运用实时语 言编程，响应时间和运行速度都非常快。由于副枪数据分析系统(DAS)被测对象的测量信 号极其微弱(如钢水温度转换成最大才10 ISmV的弱电信号，平均0. OOlmV对应1°C的 变化)，因此稳定、真实的采集是测量系统成功的关键因素之一，目前该系统的采样精度高 达16位。但现场测量干扰因素较多，尤其是系统冷端环境的各种干扰，使得输入信号的稳 定性和准确性受到影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种小信号滤波装置，他具有将输入信号经过 滤波电路滤波后，进入输入信号转换模块转换成毫伏信号，再与冷端双补偿模块产生的补 偿信号在信号放大模块内比较并产生合理的输出信号，最后经过线性化处理模块线性化输 出，使得信号的收敛性能、鲁棒抗噪性能、稳态收敛精度都得以明显提高，从而也提高了副 枪数据分析系统(DAS)的稳定性和准确性的特点。为解决上述技术问题，本发明提供的一种小信号滤波装置，包括滤波电路，其特征 在于，还包括输入信号转换模块、冷端双补偿模块、信号放大模块和线性化处理模块，
所述滤波电路的输入端连接输入信号，滤波电路的输出端连接所述输入信号转换模块 的输入端；
输入信号转换模块的输出端连接所述信号放大模块；
所述冷端双补偿模块包括温度法补偿子模块和电桥法补偿子模块，冷端双补偿模块的 输出端连接所述信号放大模块；
所述信号放大模块的输出端连接所述线性化处理模块； 所述线性化处理模块的输出端连接副枪数据分析系统的输入端。优选的技术方案为，所述冷端双补偿模块的补偿方法为信号分别经过温度法补 偿子模块、电桥法补偿子模块补偿后，补偿后的结果温度在冷端双补偿模块内部进行比较， 如果两种补偿的结果的差值小于等于；TC，取两种补偿后的结果温度的平均值做为最终结 果；如果大于3°c，则将温度大的补偿结果值减去2°C做为最终结果。更加优选的技术方案为，所述滤波电路中的温度滤波电容量取值范围为0. 47μ F 0. 9μ F。本发明的优点在于
1.采用滤波电路、输入信号转换模块、冷端双补偿模块、信号放大模块和线性化处理模 块组件本发明，将输入信号经过滤波电路滤波后，进入输入信号转换模块转换成毫伏信号， 再与冷端双补偿模块产生的补偿信号在信号放大模块内比较并产生合理的输出信号，最后 经过线性化处理模块线性化输出至副枪数据分析系统(DAS)的输入端，在保证输入信号完 整性的前提下，提高了数据的稳定性和准确性。2.采用本发明在信号的输入端进行滤波处理，过滤掉各种现场环境因素所引起的 纹波，抑制各种干扰，保证在不丢失测量数据的前提下实现小信号滤波功能。3.采取冷端双补偿模块，利用温度法补偿子模块进行直接测量冷端温度的补偿 法、电桥法补偿子模块进行平衡电桥的冷端温度补偿法，再将两种补偿法互为比较的温度 采样法，加强了信号输入端抗干扰能力。解决了信号输入端的干扰问题，提高了系统的稳定 性和和准确性，在实际使用过程中温度准确程度提高到98%。4.现有技术中要么采用温度法，要么采用电桥法，而且同时滤波与冷端温度补偿 的模块很少，都是使用一个滤波电路与一个专用的冷端补偿电路搭接的模式。本发明不但 使用了温度法、电桥法两种方式同时进行补偿，还集成了全前端的滤波模块。5.本发明还给出了一种冷端双补偿模块的具体补偿方法采用信号分别经过温 度法补偿子模块、电桥法补偿子模块补偿后，补偿后的结果温度在冷端双补偿模块内部进 行比较，如果两种补偿的结果的差值小于等于;TC，取两种补偿后的结果温度的平均值做为 最终结果；如果大于3°c，则将温度大的补偿结果值减去2°C做为最终结果的冷端双补偿模 块的补偿方法。6.当滤波电路中的温度滤波电容量取值范围为0.47 μ F 0.9 μ F时，能够很好滤 除生产时外界的各类叠加的干扰因素，得到十分平滑的测温曲线。本发明对输入信号进行小信号滤波处理，并采取了直接测量冷端温度的补偿法和 平衡电桥的冷端温度补偿法互为比较的温度采样法，加强了信号抗干扰能力，提高了副枪 数据分析系统(DAS)的稳定性和准确性。总之，本发明结构简单，易于制作，工作稳定，使用 效果好。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步具体说明。图1为本发明的结构示意图。图2为未使用本发明时，副枪数据分析系统的输入信号波纹图。图3为使用了本发明后，副枪数据分析系统的输入信号波纹图。其中，1-滤波电路，2-输入信号转换模块，3-冷端双补偿模块，4-温度法补偿子模 土夬，5-电桥法补偿子模块，6-信号放大模块，7-线性化处理模块，8-输入信号，9-输出信号。
具体实施例方式首先，结合图1对本发明的各组成部件及连接方式进行介绍如图1所示的本发明 结构示意图，本发明包括滤波电路1、输入信号转换模块、冷端双补偿模块、信号放大模块和线性化处理模块。其中，冷端双补偿模块设置有温度法补偿子模块和电桥法补偿子模块。温度法补 偿子模块进行直接测量冷端温度的补偿法；电桥法补偿子模块进行平衡电桥的冷端温度补 偿法，利用两种补偿法互为比较的温度采样法，加强信号输入端的抗干扰能力。滤波电路的输入端连接输入信号，可采用信号源模拟现场副枪探头信号输出的毫 伏级信号，并模拟现场干扰信号，滤波电路的输出端连接输入信号转换模块的输入端；将输 入信号转换模块的输出端连接信号放大模块的输入端；冷端双补偿模块的输出端连接信号 放大模块的输入端；信号放大模块的输出端连接线性化处理模块的输入端；线性化处理模 块的输出端连接副枪数据分析系统的输入端。自此，即完成了本发明的组建。下面介绍本发明的工作过程由前端产生热电偶输入信号经过1滤波电路滤波 后，进入2输入转换模块转换成可接受的毫伏信号，在于4冷端温度补偿(温度法)和5冷 端温度补偿(电桥法)产生的补偿信号在3放大电路模块内比较产生较为合理的输出，最 后经过6线性化模块线性化输出。冷端双补偿模块设置有温度法补偿子模块和电桥法补偿子模块，其补偿方法的关 键部分在于信号经过温度法补偿子模块、电桥法补偿子模块，这两种方式补偿后，补偿后的 结果温度在冷端双补偿模块内部进行比较，如果两种补偿的结果的差值小于等于；TC，就取 两种补偿后的结果温度的平均值做为最终结果，如果大于3°c就将温度大的补偿结果值减 去2°C做为最终结果。经反复实践证明，此种方法比单一补偿法准确得多。对于本系统的温度滤波电容量取值范围在0. 47 μ F 0. 9 μ F效果比较好，具体取 值要在0. 47 μ F 0. 9 μ F范围里根据现场环境选取。附表一
以上就结果能够很好滤除生产时外界的各类叠加的干扰因素，得到十分平滑的测温曲线。 最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种小信号滤波装置，包括滤波电路，其特征在于，还包括输入信号转换模块、冷端双补偿模块、信号放大模块和线性化处理模块，所述滤波电路的输入端连接输入信号，滤波电路的输出端连接所述输入信号转换模块的输入端；输入信号转换模块的输出端连接所述信号放大模块；所述冷端双补偿模块包括温度法补偿子模块和电桥法补偿子模块，冷端双补偿模块的输出端连接所述信号放大模块；所述信号放大模块的输出端连接所述线性化处理模块；所述线性化处理模块的输出端连接副枪数据分析系统的输入端。
2.如权利要求1所述的一种小信号滤波装置，其特征在于，所述冷端双补偿模块的补 偿方法为信号分别经过温度法补偿子模块、电桥法补偿子模块补偿后，补偿后的结果温度 在冷端双补偿模块内部进行比较，如果两种补偿的结果的差值小于等于;TC，取两种补偿后 的结果温度的平均值做为最终结果；如果大于3°C，则将温度大的补偿结果值减去2°C做为 最终结果。
3.如权利要求1或2所述的一种小信号滤波装置，其特征在于，所述滤波电路中的温度 滤波电容量取值范围为0. 47 μ F 0. 9 μ F。
全文摘要
本发明涉及滤波装置，公开了一种小信号滤波装置，包括滤波电路、输入信号转换模块、冷端双补偿模块、信号放大模块和线性化处理模块，滤波电路接输入信号，滤波电路的输出端连接输入信号转换模块；输入信号转换模块的输出端接信号放大模块；冷端双补偿模块包括温度法补偿子模块和电桥法补偿子模块，冷端双补偿模块的输出端接信号放大模块；信号放大模块的输出端接线性化处理模块；线性化处理模块的输出端接副枪数据分析系统的输入端。本发明对输入信号进行小信号滤波处理，并采取了直接测量冷端温度的补偿法和平衡电桥的冷端温度补偿法互为比较的温度采样法，加强了信号抗干扰能力，提高了副枪数据分析系统(DAS)的稳定性和准确性。
文档编号H03H7/03GK101931377SQ20101026329
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者万煜峰, 万莉, 张永隽, 竹怀江, 郑传虎, 陈东, 陈军, 陈钢, 高振鹰, 鲁宝华, 黄浩 申请人:武汉钢铁(集团)公司