CN102478422A - 一种零漂模拟校准方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种零漂模拟校准方法及装置，通过差分放大电路将由于标准电阻误差、引线误差以及放大器零漂引起的电压误差值取出，并通过DSP控制器采样差分放大电路的输出电压后自动补偿校正这部分误差值，进而校准多个放大器布线和计算测量造成的误差，提高检测精度。

Description

一种零漂模拟校准方法及装置

技术领域

本发明涉及模拟校准技术领域，尤其涉及一种零漂模拟校准方法及装置。

背景技术

振动测量电路是发电机振动测量的基础电路，其性能的优劣直接关系到发电机设备的安全使用。振动测量电路中对零漂的测量、补偿、校准是控制测量***精度的主要手段。

现有技术的校准方法是手动调整可变电阻，手动输入修正值。现有技术的校准方法速度慢、效率低、精度差，而且振动测量电路有多个放大器，根本无法使用普通校准方法。

因此，设计一种快速简单、精度高、效率高的零漂模拟校准方法及装置十分必要，是模拟校准技术领域目前急待解决的问题之一。

发明内容

本发明实施例提供了一种零漂模拟校准方法及装置，通过差分放大电路将由于标准电阻误差、引线误差以及放大器零漂引起的电压误差值取出，并通过DSP控制器采样差分放大电路的输出电压后自动补偿校正这部分误差值，进而校准多个放大器布线和计算测量造成的误差，提高检测精度。

本发明实施例提供以下技术方案：

一种零漂模拟校准装置，包括DSP控制器、恒流源电路、标准电阻、标准电阻模拟电路、第一差分放大电路、第二差分放大电路和第三差分放大电路，标准电阻和标准电阻模拟电路与恒流源电路串联，标准电阻两端并联第一差分放大电路，标准电阻模拟电路两端并联第二差分放大电路。

优选的，上述DSP控制器提供的给定电流数值，产生通过标准电阻和标准电阻模拟电路的相应恒定电流。

优选的，上述电流值不超过5mA。

优选的，上述标准电阻接收来自恒流源电路的输出信号，并且输出信号给标准电阻模拟电路，该标准电阻两端并联有第一差分放大电路，标准电阻上下两端形成的电压分别为V2、V1。

优选的，上述第一差分放大电路将标准电阻上的电压进行放大并输出，输出电压为VA＝K(V2-V1)，K为放大倍数。

优选的，上述输出电压VA由DSP控制器进行采样。

优选的，上述标准电阻模拟电路根据DSP控制器提供的给定电阻值，模拟出相应的电阻RS，该标准电阻模拟电路两端并联有第二差分放大电路，标准电阻模拟电路上下两端形成的电压分别为V1、V0。

优选的，上述第二差分放大电路将标准电阻模拟电路上的电压进行放大并输出，输出电压VB＝K(VI-VO)，K为放大倍数。

优选的，上述第三差分放大电路的输入端分别与第一差分放大电路以及第二差分放大电路的输出端相连，第三差分放大电路的输出电压VO＝VA-VB。

优选的，上述DSP控制器分别采集第一差分放大电路以及第三差分放大电路的输出信号VA和VB，DSP控制器采集第三差分放大电路的输出信号VO后，获得对应的零漂VΔ，实测信号为VO-VΔ。

一种零漂模拟校准方法，步骤包括：

步骤1、采集标准电阻两端的电压值。

步骤2、计算标准电阻两端的电压差值并进行放大并输出VA。

步骤3、采集标准电阻模拟电路两端的电压值。

步骤4、计算标准电阻模拟电路两端的电压差值并进行放大并输出VB。

步骤5、采集VA、VB值进行计算获得零漂值。

优选的，上述步骤2中，标准电阻两端并联有第一差分放大电路，标准电阻上下两端形成的电压分别为V2、V1，第一差分放大电路将标准电阻上的电压进行放大并输出，输出电压为VA＝K(V2-V1)，K为放大倍数。

优选的，上述步骤4中，标准电阻模拟电路两端并联有第二差分放大电路，标准电阻模拟电路上下两端形成的电压分别为V1、V0，第二差分放大电路将标准电阻模拟电路上的电压进行放大并输出，输出电压VB＝K(VI-VO)，K为放大倍数。

优选的，上述步骤5中，DSP控制器分别采集第一差分放大电路以及第三差分放大电路的输出信号VA和VB，DSP控制器采集第三差分放大电路的输出信号VO后，获得对应的零漂VΔ，实测信号为VO-VΔ。

本发明提供的一种零漂模拟校准方法及装置，通过差分放大电路将由于标准电阻误差、引线误差以及放大器零漂引起的电压误差值取出，并通过DSP控制器采样差分放大电路的输出电压后自动补偿校正这部分误差值，进而校准多个放大器布线和计算测量造成的误差，提高检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的零漂模拟校准装置示意图；

图2是本发明实施例提供的零漂模拟校准方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种零漂模拟校准方法及装置，通过差分放大电路将由于标准电阻误差、引线误差以及放大器零漂引起的电压误差值取出，并通过DSP控制器采样差分放大电路的输出电压后自动补偿校正这部分误差值，进而校准多个放大器布线和计算测量造成的误差，提高检测精度。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例一种零漂模拟校准装置。如图1所示，为本发明实施例提供的一种零漂模拟校准装置示意图。

一种零漂模拟校准装置，包括DSP控制器1、恒流源电路2、标准电阻3、标准电阻模拟电路4、第一差分放大电路5、第二差分放大电路6和第三差分放大电路7。

具体而言，上述标准电阻3和标准电阻模拟电路4与恒流源电路2串联，两者流过的电流是完全一致的，其中：

恒流源电路2从电源Vcc获得电能，并根据DSP控制器1提供的给定电流数值，产生通过标准电阻3和标准电阻模拟电路4的相应恒定电流，电流值不超过5mA。

进一步的，标准电阻3接收来自恒流源电路2的输出信号，并且输出信号给标准电阻模拟电路4，该标准电阻3两端并联有第一差分放大电路5，标准电阻3上下两端形成的电压分别为V2、V1，第一差分放大电路5将标准电阻3上的电压进行放大并输出，输出电压为VA＝K(V2-V1)，K为放大倍数，电压VA由DSP控制器1进行采样。

进一步的，标准电阻模拟电路4根据DSP控制器1提供的给定电阻值，模拟出相应的电阻RS，该标准电阻模拟电路4两端并联有第二差分放大电路6，标准电阻模拟电路4上下两端形成的电压分别为V1、V0，第二差分放大电路6将标准电阻模拟电路4上的电压进行放大并输出，输出电压VB＝K(VI-VO)，K为放大倍数。

具体而言，第三差分放大电路7的输入端分别与第一差分放大电路5以及第二差分放大电路6的输出端相连，第三差分放大电路的输出电压VO＝VA-VB，由于VA，VB的放大倍数K是一致的，K为放大倍数，因此，VA、VB的数值差异在于标准电阻3的误差和引线的误差以及放大器零漂。

进一步的，DSP控制器1输出给定电流值给恒流源电路2，并且根据标准零漂输出相应的电阻值给标准电阻模拟电路4，该DSP控制器1分别采集第一差分放大电路5以及第三差分放大电路7的输出信号VA和VB，DSP控制器1采集第三差分放大电路7的输出信号VO后，获得对应的零漂VΔ，实测信号为VO-VΔ。

在本发明实施例中，标准电阻3为100Ω标准电阻，标准电阻模拟电路4为与标准电阻3对应的100Ω标准电阻模拟电路。

下面以一具体实施例进行举例说明：恒流源电路2由场效应管3DJ8和运放LM324组成，DSP控制器1采用型号为DSP2801，给出0.5V的电压，对应恒流源电路2输出电流为5mA，标准电阻3采用100Ω电阻。

在室温25℃时，100Ω电阻上流过5mA的电流时产生了电压V2-V1＝51mV。

第一差分放大电路5由LM324组成，VA＝K(V2-V1)，k＝20，则VA＝1020mV。DSP2801，采样并记录VA。

DSP2801根据室温25℃，将此数值经由场效应管3DJ8组成的100Ω标准电阻模拟电路，产生100Ω标准电阻模拟电压VI-VO＝50mV。

第二差分放大电路6由LM324组成，VB＝K(VI-VO)，k＝20，则VB＝1000mV。

第三差分放大电路7由LM324组成，VO＝VA-VB＝20mV。

DSP2801采样到20mV的差值，对应的零漂VΔ＝1mV。

另外，本发明实施例还提供一种零漂模拟校准方法，如图2所示，具体步骤包括：

步骤1、采集标准电阻两端的电压值。

步骤2、计算标准电阻两端的电压差值并进行放大并输出VA。

步骤3、采集标准电阻模拟电路两端的电压值。

步骤4、计算标准电阻模拟电路两端的电压差值并进行放大并输出VB。

步骤5、采集VA、VB值进行计算获得零漂值。

具体而言，在步骤1和步骤2中，标准电阻接收来自恒流源电路的输出信号，并且输出信号给标准电阻模拟电路，该标准电阻两端并联有第一差分放大电路，标准电阻上下两端形成的电压分别为V2、V1，第一差分放大电路将标准电阻上的电压进行放大并输出，输出电压为VA＝K(V2-V1)，K为放大倍数，电压VA由DSP控制器进行采样。

进一步的，在步骤3和步骤4中，标准电阻模拟电路根据DSP控制器提供的给定电阻值，模拟出相应的电阻RS，该标准电阻模拟电路两端并联有第二差分放大电路，标准电阻模拟电路上下两端形成的电压分别为V1、V0，第二差分放大电路将标准电阻模拟电路上的电压进行放大并输出，输出电压VB＝K(VI-VO)，K为放大倍数。

进一步的，在步骤5中，第三差分放大电路的输入端分别与第一差分放大电路以及第二差分放大电路的输出端相连，第三差分放大电路的输出电压VO＝VA-VB，由于VA，VB的放大倍数K是一致的，K为放大倍数，因此，VA、VB的数值差异在于标准电阻的误差和引线的误差以及放大器零漂。

进一步的，DSP控制器输出给定电流值给恒流源电路，并且根据标准零漂输出相应的电阻值给标准电阻模拟电路，该DSP控制器分别采集第一差分放大电路以及第三差分放大电路的输出信号VA和VB，DSP控制器采集第三差分放大电路的输出信号VO后，获得对应的零漂VΔ，实测信号为VO-VΔ。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

综上所述，本文提供了本发明实施例提供一种零漂模拟校准方法及装置，通过差分放大电路将由于标准电阻误差、引线误差以及放大器零漂引起的电压误差值取出，并通过DSP控制器采样差分放大电路的输出电压后自动补偿校正这部分误差值，进而校准多个放大器布线和计算测量造成的误差，提高检测精度。

以上对本发明所提供的一种零漂模拟校准方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种零漂模拟校准装置，其特征在于，包括DSP控制器、恒流源电路、标准电阻、标准电阻模拟电路、第一差分放大电路、第二差分放大电路和第三差分放大电路，标准电阻和标准电阻模拟电路与恒流源电路串联，标准电阻两端并联第一差分放大电路，标准电阻模拟电路两端并联第二差分放大电路。

2.根据权利要求1所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，DSP控制器提供的给定电流数值，产生通过标准电阻和标准电阻模拟电路的相应恒定电流。

3.根据权利要求2所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，所述电流值不超过5mA。

4.根据权利要求1所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，标准电阻接收来自恒流源电路的输出信号，并且输出信号给标准电阻模拟电路，该标准电阻两端并联有第一差分放大电路，标准电阻上下两端形成的电压分别为V2、V1。

5.根据权利要求4所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，第一差分放大电路将标准电阻上的电压进行放大并输出，输出电压为VA＝K(V2-V1)，K为放大倍数。

6.根据权利要求5所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，在所述输出电压VA由DSP控制器进行采样。

7.根据权利要求1所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，标准电阻模拟电路根据DSP控制器提供的给定电阻值，模拟出相应的电阻RS，该标准电阻模拟电路两端并联有第二差分放大电路，标准电阻模拟电路上下两端形成的电压分别为V1、V0。

8.根据权利要求7所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，第二差分放大电路将标准电阻模拟电路上的电压进行放大并输出，输出电压VB＝K(VI-VO)，K为放大倍数。

9.根据权利要求1所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，第三差分放大电路的输入端分别与第一差分放大电路以及第二差分放大电路的输出端相连，第三差分放大电路的输出电压VO＝VA-VB。

10.根据权利要求1所述的零漂模拟校准装置，其特征在于，DSP控制器分别采集第一差分放大电路以及第三差分放大电路的输出信号VA和VB，DSP控制器采集第三差分放大电路的输出信号VO后，获得对应的零漂VΔ，实测信号为VO-VΔ。

11.一种零漂模拟校准方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1、采集标准电阻两端的电压值；

步骤2、计算标准电阻两端的电压差值并进行放大并输出VA；

步骤3、采集标准电阻模拟电路两端的电压值；

步骤4、计算标准电阻模拟电路两端的电压差值并进行放大并输出VB；

步骤5、采集VA、VB值进行计算获得零漂值。

12.根据权利要求11所述的零漂模拟校准方法，其特征在于，所述步骤2中，标准电阻两端并联有第一差分放大电路，标准电阻上下两端形成的电压分别为V2、V1，第一差分放大电路将标准电阻上的电压进行放大并输出，输出电压为VA＝K(V2-V1)，K为放大倍数。

13.根据权利要求11所述的零漂模拟校准方法，其特征在于，所述步骤4中，标准电阻模拟电路两端并联有第二差分放大电路，标准电阻模拟电路上下两端形成的电压分别为V1、V0，第二差分放大电路将标准电阻模拟电路上的电压进行放大并输出，输出电压VB＝K(VI-VO)，K为放大倍数。

14.根据权利要求11所述的热电阻温度转换装置，其特征在于，所述步骤5中，DSP控制器分别采集第一差分放大电路以及第三差分放大电路的输出信号VA和VB，DSP控制器采集第三差分放大电路的输出信号VO后，获得对应的零漂VΔ，实测信号为VO-VΔ。

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