[发明专利]用于从串行数据流中去除扰动的设备和方法及包括这种信号去除设备的测量和/或保护设备

说明书

本公开涉及用于从串行数据流中去除扰动的设备和方法及包括这种信号去除设备的测量和/或保护设备。提供一种设备，其基本上从脉冲密度调制信号中去除扰动信号，该脉冲密度调制信号表示待测量的信号和应用于待测量的信号的扰动的组合。通过从脉冲密度调制信号中减去校正信号来完成扰动的去除。这种方法引入的延迟非常小，因为它可以通过简单的逻辑门实现。它还提供比特误差的效果更强的免疫。

技术领域

本公开涉及一种用于从比特流去除扰动信号的方法和设备，其中比特流表示待测量的模拟信号和应用于该模拟信号的扰动的组合的数字版本。它还涉及包括从比特流中去除扰动信号的设备的测量和/或保护设备。

背景技术

众所周知，需要以保证的精确度来测量参数，例如电压或电流。还已知的是，在长时间段和宽范围的温度和其他环境条件下能够提供高精度(例如1％精度或更好)的电流分流器或分压器可能非常昂贵。例如，在电表的情况下，其中使用的电流分流器必须具有已知的电阻，并且在大的温度范围内，在大约10年或20年的工作寿命期间将电阻保持在1％或更好，并且在潮湿的情况下。

技术和测量系统，其中提供已知的扰动电流或电压，以便能够非常精确地监视电流变换器或分压器的传递函数。此外，这种监测可以在原位进行，同时使用电流传感器或分压器。此类系统的实例描述于WO2013/038176、WO2014/072733和WO2014/191776中。

在某些情况下，监视电流或电压(或两者)是作为保护装置的一部分进行的。在这些情况下，希望可以快速检测到出界电流或电压，并采取补救措施以减少对系统的潜在损害，甚至损失生命。

在保护系统中，仍然需要知道电流传感器和/或分压器的传递函数。因此，应用已知的扰动信号来表征保护系统的传递函数是合适的。

希望这种保护和监视功能以减少(并且优选地最小化)的等待时间工作。这表明保护电路应该与模数转换器的数字输出一起工作，特别是高数据速率低总线宽度转换器，例如ΣΔ模数转换器。

此外，在保护系统中，非常希望由系统执行的数据处理基本上不受比特误差的影响。

发明内容

本公开提供一种用于从第一比特流中去除扰动信号的设备。第一比特流表示输入信号的数字化值，其包括待测量的模拟值(被测量)和被加到或叠加在待测量的模拟值上的扰动值。扰动值是模拟域中的已知大小，但其对第一比特流的贡献是未知的。

了解扰动值的大小和定时允许确定测量被测量的换能器的传递函数。它还能够监视信号处理链的性能，例如在其应用的增益或通过作用在换能器输出上的模拟信号处理链的相移方面。然后，来自传感器和处理链的模拟信号从模拟域转换到数字域。通常在仪表系统中，模拟数字转换器是ΣΔ调制器。如本领域技术人员所知，Σ-Δ调制器在其输入端产生脉冲密度调制版本的模拟信号。在其最简单的形式中，ΣΔ调制器以高数据速率产生单个串行数据流。这种数据速率通常在每秒100万比特的范围内。然而，也可以在ΣΔ调制器内提供多级量化器，因此来自这种调制器的输出不限于单个位通道，并且可以是几位宽的比特流，例如两位或者三位。如这里所使用的，术语“比特流”是指由Δ-Σ装置输出的高数据速率低宽度字，并且与由逐次逼近例程转换器输出的较高分辨率字对比。

直接处理模数转换器的比特流输出，而不是使用从比特流导出的多位字，例如数据速率较低的24位宽字带来了数据处理路径中的一些挑战。然而，发明人意识到直接在比特流上工作为电噪声环境中的时间关键响应提供了显着的可靠性改进。稍后将更全面地讨论这一点。然而，就目前而言，足以注意到在电噪声环境中总是存在噪声可能导致比特被翻转的可能性，使得作为“1”发送的比特被接收为“0”，反之亦然。