[发明专利]减小激励信号幅值波动引入测量误差的方法及实施装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量电路，具体地说涉及用于减小激励信号幅值波动引入测量误差的测量方法和电路。

背景技术

随着科学技术的发展和深入，科学研究和工业生产应用中对电测系统的各种物理参数测量精度要求日益提高，例如在应变测量中需要检出几十μΩ的变化，在温度测量中需要辨别零点零几度的变化等。因此，如何实现更高精度的测量、检测系统是研究人员和工程师们面临的日久弥新的探索问题。对于包含激励源的电测系统，影响系统测量精度的主要因素之一是激励信号的幅值波动，激励源的精度、稳定度在一定程度上决定了系统可达到的测量精度。为了避免激励信号幅值变化带来的误差，常规的做法是采用高精度激励源，对于直流激励信号而言，达到幅值稳定相对容易做到，幅值精度和稳定性的提高在设计上和工艺上都比较困难且成本较高，这成为含激励源电测系统提高测量精度的一个瓶颈。

激励源作为一般电测系统的关键组成部分之一，为了保证系统精度，激励信号的波动须小于系统数据采集电路所用模拟/数字转换器(A/DC)的1个LSB，因此实现高精度和高分辨率的测量系统需要更高精度的激励源电路。为了提高现有测量系统激励源的精度，很多学者进行了相关的研究，一种主要的方法是应用直接数字合成原理，用FPGA或直接数字合成(DDS)集成芯片产生一定精度的电压激励信号。不难看出，用这种方法只能改善激励信号的频率精度，对其幅值精度及稳定性改善不大，因为其幅值精度主要取决于所用或所集成的DAC的精度，同时这种方法大大增加了系统成本。另外，为了对激励信号幅值波动引起的测量误差进行补偿，一种传统的方法是先用模拟/数字转换器(A/DC)进行待测信号转换，再进行激励信号转换，最后将两转换结果做数字信号除法运算。然而这种方法存在一定的局限性，包括需要所用模拟/数字转换器(A/DC)至少有两个信号输入通道、模拟/数字转换器(A/DC)的采样时间和通道转换时间应满足要求、模拟/数字转换器(A/DC)本身达要到较高的转换精度、模拟/数字转换器(A/DC)参考电压要达到较高精度等。比例测量法是通过引入参比电阻、利用电压并联负反馈电路或模数转换器等方法，用于减小电源电压波动对测量精度的影响。目前比例测量法已在测量应力、温度、电网器件直流电阻等电阻性测量系统中有了一定的应用。然而，这种方法只能用于测量电阻或以电阻作为敏感元件的测量系统。

发明内容

为克服现有技术的不足，为含有激励源的一般电测系统提供一种能够减小激励信号幅值引入测量误差的方法、电路，本发明采取的技术方案是，通过将激励信号通过变换电路转换为直流电压作为模拟/数字转换数字器A/DC的基准电压，使传感器在激励源下输出的信号经过放大处理电路后进入模拟/数字转换器A/DC采样，利用模拟/转换数字器A/DC的传输特性取到待测信号与激励信号的比值，实现采样结果与激励信号的绝对值无关，以比例的方式对激励信号幅值波动进行补偿。

所述方法的一种实施装置，包括：激励源的输出连接传感器，传感器的输出连接放大处理电路，放大处理电路连接模拟/转换数字器A/DC，激励源的输出还通过变换电路输出到模拟/转换数字器A/DC作为模拟/转换数字器A/DC的基准电压。

所述变换电路为整流滤波电路、均方根值检测电路、峰值检测电路、分压电路、放大电路中的一种。

本发明其特点在于：采样结果与激励信号的绝对值无关，以比例的方式对激励信号幅值波动进行了补偿，因而本发明可显著减小激励信号幅值波动在测量结果中引入的误差，降低系统精度对激励源稳定性、精度等性能的要求。

附图说明

附图1为减小激励源幅值波动引入测量误差方法的框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的减小激励源幅值波动引入测量误差方法作出详细说明。

发明的减小激励源幅值波动引入测量误差的方法，是在如图1所示的框图上实现的。