一种模数转换的远程自校准方法及系统

本发明属于电学计量校准领域，特别是涉及一种模数转换的远程自校准方法及系统。

背景技术：

1、传统的自校准方法通常需要在adc的启动或定期间隔内执行校准操作。这可能会占用一定的时间和资源，导致系统的响应时间延迟或增加功耗；其次，一般需要预先获取参考信号或特定输入信号来进行校准操作，这意味着在进行校准之前，adc可能无法立即进行准确的测量，从而可能导致测量结果的延迟；还可能在长时间使用后出现衰减或不稳定的情况。例如，校准参数可能会因为环境条件、器件老化或其他因素的变化而失效，从而导致校准结果的不可靠性；最后，某些传统的自校准方法可能需要额外的硬件电路或设计考虑，以支持校准操作。这可能增加系统的复杂性和成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种模数转换的远程自校准方法及系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、一方面为实现上述目的，本发明提供了一种模数转换的远程自校准系统，包括：

3、模拟数字转换器和与所述模拟数字转换器连接的远程自校准模块；

4、所述远程自校准模块包括：单片机mcu、对时单元、远端控制计算机、被校准端数据采集单元和校准端数据采集单元；所述被校准端数据采集单元和所述校准端数据采集单元均与卫星连接；所述被校准端数据采集单元还分别与所述模拟数字转换器和单片机mcu连接；所述对时单元分别与所述模拟数字转换器、单片机mcu和所述校准端数据采集单元连接；所述校准端数据采集单元还与所述远端控制计算机连接；所述单片机mcu与所述远端控制计算机通信连接。

5、可选的，所述模拟数字转换器，具体包括：采样保持单元、时序控制单元、比较器、sar逻辑电路模块和n位dac电路模块；

6、其中，所述采样保持单元的输入端用于输入模拟信号，所述采样保持单元的输出端与所述比较器的负极输入端连接；所述时序控制单元的输入端用于输入复位信号和时钟信号，所述时序控制单元的输出端连接有sar逻辑电路和采样保持单元的输入端；

7、所述sar逻辑电路模块的输入端还与所述比较器的输出端连接，所述所述sar逻辑电路模块的输出端与所述n位dac电路模块连接；

8、所述n位dac电路模块的输入端用于输入参考电压，所述n位dac电路模块的输出端与所述比较器的正极输入端连接。

9、可选的，所述对时单元，具体包括：存储器和定时器\计数器；

10、所述存储器的输入端连接单片机mcu，所述存储器的输出端与所述定时器\计数器的输入端连接；所述定时器\计数器的输出端分别连接所述模拟数字转换器和所述被校准端数据采集单元。

11、可选的，所述被校准端数据采集单元，具体包括：第一卫星共视接收机、第一转换模块和第一时间频率计数器；

12、所述第一卫星共视接收机一端与所述卫星通讯连接，另一端连接第一时间频率计数器的输入端，所述第一时间频率计数器的输入端还分别与所述第一转换模块的一端以及所述对时单元连接，所述第一时间频率计数器的输出端与所述单片机mcu连接，所述第一转换模块的另一端与所述模拟数字转换器连接。

13、可选的，所述校准端数据采集单元包括：第二转换模块、第二时间频率计数器、第二卫星共视接收机和标准源；

14、所述第二转换模块、第二时间频率计数器、第二卫星共视接收机和标准源

15、所述远端控制计算机通过所述标准源与所述第二转换模块的一端连接，第二时间频率计数器的输入端分别与所述第二转换模块的输出端和第二卫星共视接收机的信号输出端连接，所述第二时间频率计数器的输出端与远程计算机连接，所述第二卫星共视接收机的输入端与所述卫星通讯连接。

16、另一方面为实现上述目的，本发明提供了一种上述远程自校准系统的远程自校准方法，包括：

17、步骤一：对远程自校准系统中各模块进行初始化，并对所述远程自校准系统中各仪器是否正常启动进行自动检测；

18、步骤二：对模拟数字转换器的上电状态进行检测；

19、步骤三：基于所述模拟数字转换器的相关参数数据对定时器\计数器和第一时间频率计数器进行对时；

20、步骤四：设置采样时间和检测点，通过单片机mcu和远端控制计算机发送校准指令，基于所述校准指令采集所述标准源和所述模拟数字转换器的初始数据，进一步将所述初始数据进行存储；

21、步骤五：获取所述标准源与所述模拟数字转换器之间获取同一卫星脉冲信号的时间差；

22、步骤六：基于所述时间差获取所述标准源与所述模拟数字转换器之间的电压差数据，基于所述电压差数据对初始数据进行校准，得到被校准后的所述模拟数字转换器的输出电压；

23、可选的，所述初始数据具体包括：所述标准源的初始电压值数据、所述模拟数字转换器的初始参考电压数据和所述模拟数字转换器的初始量化电平数据。

24、可选的，获取所述标准源与所述模拟数字转换器之间获取同一卫星脉冲信号的时间差，具体包括：

25、使远程自校准系统中的第一卫星共视接收机和第二gps共视接收机同时获取同一卫星脉冲信号，并对各共视接收机获取同一卫星脉冲信号的时间进行作差，得到所述标准源与所述模拟数字转换器之间获取同一卫星脉冲信号的时间差；

26、可选的，基于所述时间差获取所述标准源与所述模拟数字转换器之间的电压差数据，具体包括：

27、δtagps＝ta-tgps

28、δtbgps＝tb-tgps

29、δtabi＝δtagps-δtbgps＝ta-tb

30、式中，ta、tb分别为所述标准源与所述模拟数字转换器的时钟时间，δtagps、δtbgps分别为所述标准源与所述模拟数字转换器的时钟的原子钟秒脉冲与gps秒脉冲的时间差，δtabi为所述标准源与所述模拟数字转换器的时间差；

31、获取所述标准源与所述模拟数字转换器的频率差数据：

32、

33、式中，fa、fb分别为所述标准源与所述模拟数字转换器的频率，各频率分别由各转换模块对对应电压进行转换得到；τ为平均时间间隔；

34、对所述频率差数据进行反推，得到所述输入端电压差数据。

35、本发明的技术效果为：

36、本发明提供的一种模数转换的远程自校准方法及系统具有以下效果：

37、(1)确保准确性：计量校准的首要目的是验证和确认测量设备的准确性。通过与已知标准进行比较，可以确定adc模块的偏差和误差，并进行校正。这样可以确保测量结果的准确性，以便在科学研究、工业生产、医学诊断等领域中得到可靠的数据。

38、(2)提高可追溯性：计量校准的另一个重要目的是确保测量结果的可追溯性。可追溯性是指测量结果可以追溯到国际或国家标准单位。通过与已知标准的比较和校准，可以建立一个可追溯的测量链，从而保证测量结果的一致性和可比性。这对于确保不同实验室或设备之间的测量结果一致性至关重要。

39、(3)符合法规和标准要求：许多行业和领域对adc模块的准确性和可追溯性有严格的要求。通过进行计量校准，可以确保设备符合法规和标准的要求。这对于获得认证、合规性和质量控制非常重要。

40、(4)维护设备性能：计量校准可以帮助检测和纠正测量adc模块的漂移、老化和故障等问题。定期进行校准可以保持设备的性能稳定，并及时发现和解决潜在问题，以确保测量结果的可靠性和一致性。

41、(5)改善质量和效率：通过准确和可追溯的测量结果，可以提高产品和服务的质量。合格的计量校准可以帮助优化流程、减少误差和变异，提高生产效率和产品一致性。

42、(6)减少人力成本：远程计量不需要人员实时驻场进行数据采集和记录，可以大大减少人力成本。计量数据可以通过自动化系统和远程监控平台进行实时获取和传输，从而降低了人员的工作量和人工操作的需求。

43、(7)提高安全性：某些计量场所存在危险环境，如高温、高压、有害气体等。远程计量技术可以远离这些危险环境，将计量设备安置在安全的地方进行数据采集，从而提高了人员的安全性和工作环境的安全性。

44、(8)实时监测与反馈：远程校准adc模块可以实现对adc设备的实时监测和远程控制。通过远程监控平台，可以随时获取计量数据并进行分析和判断，及时发现异常情况并采取相应措施。这有助于提高故障检测和故障排除的效率，减少停机时间和损失。

45、(9)精确度和可追溯性：远程计量系统通常采用数字化技术进行数据采集和处理，adc的自校准，为其提供了更高的精确度和可追溯性。数字化信号的采集和传输减少了模拟信号受到干扰的可能性，从而提高了数据的准确性和可靠性。

46、(10)跨地域和远程操作：远程计量技术可以实现对分布在不同地域的计量设备进行统一管理和操作。无论设备在哪个地方，只要有网络连接，就可以进行远程操作、监测和数据采集，方便了设备管理和维护。