[发明专利]一种基于穷举的智能电表晶振频率调校的方法

说明书

本发明公开了一种基于穷举的智能电表晶振频率调校的方法，涉及计量设备技术领域，解决了现有电表晶振的温度特性补偿曲线存在单一解析式匹配度不足的问题技术问题。本发明的步骤包括S11、在每个测试温度区间采集智能电表的温度及温度下的晶振频率；S12、根据采集的晶振频率计算温漂误差；S13、对温度、温漂误差分别进行滤波；S14、以滤波后的温度为自变量、温漂误差为因变量，采用穷举法进行分段拟合，求得各段的解析式系数；S15、将求得的解析式系数写入电表进行晶振频率补偿。本发明应用于智能电表的晶振频率调校，其调校效果显著，能有效降低电表的调校成本，大大提升电表的合格率。

技术领域

本发明涉及计量设备技术领域，尤其涉及一种基于穷举的智能电表晶振频率调校的方法。

背景技术

电表，在当今智能化社会中充当着不可或缺的角色，作为计量设备，而不仅仅只是计量装置，它往往伴随着许多功能，而这些功能辅助着计量，充当着不可或缺的作用，如电表时钟。表面上看，电表的时钟仅仅只是个走时工具，但是它却不能仅仅只是个粗糙的走时，它需要的是精确的走时，精确到常温下时钟误差不得超过±0.1s/d。另外，不可否认的是，环境温度对普通石英晶振器件本身的影响，即温度漂移，普通石英晶振在不同温度下表现出来的振荡频率有着对电表时钟准确度致命的影响。当然，在高成本的温度晶振下，可以完全忽略这个影响。否则，就必须以温度来对晶振频率进行补偿。因此，在电表时钟调校下，各电表厂商纷纷进行了软件补偿以寻求低成本高利润。

已知晶振的温度特性曲线，如附图1所示，图中所示的10条曲线分别对应着不同的切割角度，可以看到每一条曲线在-40℃→85℃都呈“S型”。电表时钟要求在-25℃→55℃需要保证其时钟精度，因此需特别关注此温度段范围内的特性曲线，如附图2所示为实测100台电表中其中1台的温漂误差与环境温度的曲线。从总体趋势可以看出，电表晶振在温度的影响下表现的特性是符合晶振本身特性的，并且在-25℃→55℃的温度范围内，温漂呈多次函数曲线，因此，时钟的软件补偿完全可以采用多次函数拟合的思路进行补偿。

为了更好说明补偿机制，以绘图形式讲解，如附图3所示，实测的时钟偏差与温度的关系曲线可简单地转换成晶振频率与温度的关系曲线，于是，在晶振频率与温度的关系曲线上取一点，这里假设这一点的频率为40000Hz，而晶振特征频率为32768Hz，于是，想要得到1Hz(1s)的走时频率，原本通过MCU分频32768就可得到1Hz，现在MCU需要分频40000才可得到1Hz，即分频值需要变化(40000-32768)。由此可见，每一个温度点对应的晶振频率点都有着一个与晶振标准频率的关系，这个关系可以认为就是MCU在这个点的分频变化系数，而将这每一个温度点的关系连成线，这个曲线就是函数关系曲线，其中，此函数关系的自变量为温度，函数的因变量为分频变化系数。

现有技术常采用3点二次函数匹配法与5点四次函数匹配法。根据二次函数的规律进行软件补偿，可通过3个定点确定整个函数式Err＝B(T-Ti)²+C，因此只要测出-25℃、55℃、23℃(或是其他3点)的电表时钟误差即可确定整条补偿二次函数的补偿曲线。但是补偿的效果并不可观，如附图4所示，从图像上可以更直观的看到，补偿曲线虽过了线上的3个点，可却整体偏移了。根据四次函数的规律进行软件补偿，可通过5个定点确定整个函数式Err＝AT⁴+BT³+CT²+DT+E，因此只要测出-25℃、-5℃、40℃、55℃、23℃(或是其他5点)的电表时钟误差即可确定整条补偿四次函数的补偿曲线，四次函数与二次函数补偿的曲线是类似的，也会存在一定的偏差。