[发明专利]具有背景调准的测量放大器及用于背景调准的方法

说明书

本发明涉及一种具有背景校准和背景调准的测量放大器(103)以及一种用于对这种测量放大器实施背景校准和背景调准的方法。所述测量放大器借助至少一个放大器装置(108)放大、数字化并且处理至少一个测量传感器(102)的至少一个测量值(111)。所述至少一个放大器装置有时可以通过附加放大器装置(107)替代，这能够实现其无中断的校准并且需要时调准。在校准时，可靠地求取放大器装置的不仅零点误差而且增益误差。此外，直接并且不间接地校准放大器装置。因此，在没有测量中断的情况下实现高的精确度。此外，在具有多个通道的测量放大器中通常也需要仅仅一个附加放大器装置。

技术领域

本发明涉及一种具有背景校准和背景调准的测量放大器以及一种用于实施该种测量放大器的背景校准和背景调准的方法。

背景技术

电输入信号借助测量放大器转换成测量值。在此，使用组件如放大器、模拟/数字转换器、滤波器等，借此对输入信号进行放大、数字化、滤波等，以便得到可使用的测量值。电输入信号可以由一个或多个测量传感器提供。相应地，测量放大器可以具有一个或多个通道。

测量放大器的电路大多具有多个单个构件，其中，所述构件中的每一个具有自身公差。尤其在精确测量放大器的情况下，允许公差仅仅非常小。通过严格的选择方法还可以好地控制构件的原始公差，而几乎不能对单个构件的通过温度和老化引起的漂移行为(Driftverhalten)产生影响。

申请人的精确测量放大器能够以高精确度(Klassengenauigkeit)5ppm、即0.0005％在物理极限的边缘处进行测量或者将输入信号转换成测量值。为了保证所述精确度并且也为了在多年期间保持恒定，需要设备内部的自动的校准和调准或自动调准。在此，循环地借助内部参考信号来补偿测量放大器的漂移并且通过这种方式在测量放大器的运行时间期间保持测量放大器的高精确度恒定。在测量放大器的启动阶段(Einlaufphase)之后，在这个过程中仅仅仍发生不易察觉的之后调准。

在以前所使用的方法中，循环地对于一些时间中断测量并且借助两个参考点(零值和终值)来校正零点和增益。随后，可以再次继续测量。然而，在此等待测量放大器中的滤波器的滤波稳定时间(Filtereinschwingzeiten)，所述滤波稳定时间是部分显著的。测量运行的所述中断对于用户而言是干扰的并且在确定的应用时是不值得赞赏的。因此，期望的是避免所述中断。

在EP 2 056 460B1中公开一种方法，借助该方法可以校正测量放大器的测量值，而不用中断测量运行。在此，第一放大器电路将持久输送给其的输入信号连续地、即没有任何中断地转换成测量值。第二放大器电路与第一放大器电路并联连接。交替地给第二放大器电路输送输入信号、参考信号和零信号。第二放大器电路的测量值根据参考信号和零信号来校正。随后，在输入信号的不同水平时求取第二放大器电路的已校正的测量值与第一放大器电路的没有校正的测量值之间的差以及根据所述差确定零点误差和增益误差。然后，可以根据所确定的误差校正第一放大器装置的测量值。通过这种方式可以连续地测量。不必须中断测量运行。

借助在EP 2 056 460 B1中所描述的方法，仅仅当输入信号显著变化时，才能够优化地确定零点误差和增益误差。如果输入信号的变化是准静态的，则尽管第一放大器电路的测量值在总和上被正确地校正，然而不涉及划分成零点误差和增益误差。仅仅当显著的输入信号变化有规律地出现时，才能够确定增益误差。如果出现输入信号的显著变化，则测量值首先由于零点误差和增益误差的不正确确定而偏差。在输入信号中的跳变并且其的重新求取之后跟随并且因此校正零点误差和增益误差。然而直至那时，测量值对于一与实现相关的确定的时间偏差。

在EP 2 056 460 B1中所公开的方法中，还发生误差传播。在所述方法中，测量放大器通过附加放大器电路间接地校准。通过两级的方法(先校准附加的第二放大器电路，然后由此推导出原本的第一放大器电路的误差)，每一个级中的误差被相加并且因此可能导致校准结果的更大误差。