[发明专利]一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法

权利要求书

1.一种基于自校准的高精度智能仪表系统，该系统包括计算机和智能仪表，其特征在于，所述智能仪表包括：

恒流源发生模块，提供直流电；

恒流选档单元，连接恒流源发生模块，根据恒流档位的选择提供不同大小的直流电；

量程选档单元，分别连接恒流源发生模块和恒流选档单元，根据不同的电阻测量范围确定量程档位的选择；

电流换向单元，连接量程选档单元，向导体提供正或负方向的直流电；

电阻传感器，用于测量导体的电阻值；

24位A/D转换器，分别连接恒流源发生模块和电阻传感器，将电阻传感器采集的数据进行24位模数转换；

量程比较单元，连接恒流源发生模块，用于自适应调节量程档位；

温度传感器，连接电流换向单元，测量导体的实时温度；

处理器，分别连接恒流源发生模块、24位A/D转换器、量程选档单元、量程比较单元、温度传感器和电流换向单元，接收并处理电阻值和温度数据；

键盘，连接处理器，包括数据输入键和功能键；

液晶显示器，连接处理器，提供交互界面和显示测量结果；

USB接口，分别连接处理器和计算机；

RS232接口，分别连接处理器和计算机，进行通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统，其特征在于，所述恒流源发生模块包括：

电源接口，提供220V交流电；

变压器，连接电源接口，将220V交流电降压；

AC/DC电源单元，分别连接恒流选档单元、量程选档单元、24位A/D转换器、量程比较单元和处理器，将降压后的交流电转换为直流电，提供不同的直流电输出。

3.根据权利要求1所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统，其特征在于，所述24位A/D转换器为AD7710芯片，AD7710芯片与处理器进行读写操作。

4.根据权利要求1所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统，其特征在于，所述处理器为Atmel AT91RM9200处理器。

5.一种根据如权利要求1所述的基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，包括：

1)上电后，对24位A/D转换器进行硬件校准，选择恒流档、量程和电流流向；

2)采集电缆的电阻值和温度数据，经放大和模数转换后传输给处理器；

3)处理器根据校准系数对模数转换后的电阻值进行软件自校准，获得的校准值作为测量值，并将测量值和温度数据显示在液晶显示器上；

4)智能仪表通过RS232接口与计算机进行通信，在应用层采用自定义通信协议，接收和处理计算机传来的参数设置信息和操作命令，并将测量值和温度数据送给计算机。

6.根据权利要求5所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述软件自校准的方法为：

A：从24位A/D转换器中连续读取N组电阻值；

B：去掉N组电阻值中最大值和最小值，对余下的电阻值取平均值

C：判断平均值位于哪个校准区间内；

D：读取出相应校准区间的校准系数a,b；

E：根据公式获得校准值Y。

7.根据权利要求5所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述校准系数由最小二乘法进行线性拟合后获得，具体步骤包括：

a：对电阻值划分多段的校准区间；

b：在每段校准区间内，设定24位A/D转换器输入通道的电压y_i(i＝1,2,...,n)，用数字万用表测量实际输入电压，同时读取24位A/D转换器输出的模数转换值x_i(i＝1,2,...,n)，n为设定的测量次数；

c：由公式y_i＝a+bx_i，采用最小二乘法进行线性拟合，得到每段校准区间的校准系数a,b；

d：将每段校准区间的校准系数a,b保存。

8.根据权利要求7所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述24位A/D转换器输入通道的电压由FLUKE343A直流电压发生器提供。

9.根据权利要求5所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述自定义通信协议规定发送的数据帧依次包含帧头、控制字、数据信息、校验位和帧尾，其中，控制字用于标识数据信息的类型或含义，数据信息为实际要传输的信息，校验位通过逐位字节异或运算计算出的两个字节。