[实用新型]实时信号积分处理仪器

说明书

本实用新型涉及实时信号积分处理仪器。

现有实时信号积分处理仪器的核心部件为线性运放电路和积分电容。由于偏置电流不易消除以及电容元件并非理想，此积分运算不可避免地会出现爬移现象、泄漏现象、吸附现象和滞后现象，给积分运算的结果造成很大误差，为了减少现有积分电路的误差，均要以增加非线性元件或网络对积分电路进行补偿，但最终仍无法消除误差。利用模拟方法处理的积分仪器，如磁通量测量仪。此仪器用于对测量感应线圈感应的电动势进行时间积分，从而对应于磁性材料的性能。而现有的这类积分仪器的误差较大，甚至无法进行定标和绝对量的测量，只能进行相对值比较进行判断。这主要是因为电容漏电等因素引起的输入偏置电流流过积分电容使积分输出端输出上升(即使在没有输入信号时)，时间愈长则误差愈大，甚至在连续测量时仍要不断调零，根本无法保证测量精度。参见图1，其中运放为T1，积分电容为C1。

本实用新型的目的是从根本上消除上述模拟方法的仪器所固有的弊端，提供一种以微处理器对信号进行数字积分的仪器；本实用新型的目的尤其提供一种用于磁通测量仪器。

本实用新型的目的是这样实现的：一种实时信号积分处理仪器，包括运算放大器电路等构成，其特征是还设有微处理器及其控制的累加器及计时器、数字显示单元、A/D转换电路组成，信号输入接运放输入端，运算放大器输出端连接A/D转换电路，A/D转换电路输出连接累加器，微处理器及其控制的计时器连接累加器信号控制端，累加器输出连接数字显示驱动单元。

本实用新型的工作过程如下：信号输入经放大后经A/D变换至累加器，且累加器的累加经计时标定后完成积分，积分结果输出至数字显示或其它输出显示装置。

本实用新型具有如下特点：

本实用新型从根本上消除模拟电路电容积分方法的仪器所固有的不足，提供了一种以微处理器对输入信号进行数字积分的方法；是一种克服现有积分电路产生爬移等误差的数字积分仪器；尤其可以用于制造一种磁通测量仪器。

以下结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为现有技术模拟积分电路示意图

图2为本实用新型结构框图

图3为本实用新型电路实施例示意图

图4为本实用新型微处理器工作程序框图

如图2-4所述，本实用新型的工作过程在图4积分软件流程图中，

1.IO口设置，定时计数器设置工作方式，采用中断方式读取数据，工作区清零，显示置零。

2.A/D结束产生中断，进行数据累加、数据转换。

3.判断数据的有效性，如数据有效则开始进行积分运算，其时间间隔已在初始化程序中设置。一般时间间隔的下限在100微秒以上，本实用新型取400微秒，时间间隔的上限可以视仪器的精度需要来设定，一般没有很大的限制。但是，如果时间间隔大时，则会使仪器的精度相应下降。

4.当系统检测到积分结束，即累计数为零时，将结果输出。

5.判断标志位置是否为自动方式，如为自动方式则显示3秒后系统复位，进入第一步骤，如为手动方式，则显示结果长期保留。

积分运算的实现过程：

1.判断积分开始

2.A/D采集数据累计

3.转换结束产生中断

4.十六--十进制转换

5.将A/D转换结果取平均值

6.重复上述2-5过程，直到检测出A/D为零或积分结束标志。

7.将总量与时间间隔Δt相乘，得到积分结果

8.将结果输出；

在图3电路实施例中，仅给出积分电路的最基本构成，用于是数字积分精密测量仪器的电路图。本实施例电路又是磁通量测量仪的电路，同样也是其它数字积分精密测量仪的电路。如图所示，输入的电动势Vi由运算放大器7650进行放大，输出V0，送到0801模拟信号输入端Vin(+)进行A/D变换，转换结果(数字量)送到2051单片机P1端口(P1.0-P1.7)，转换结束标志INTR触发单片机的中断信号INT0，由软件实现数据接收、处理及运算，完成积分工作。积分结果由串行口数据发送端Rxd送往显示驱动块14499的数据输入端D，经译码、驱动由LED数码管实时、动态显示结果。信息由2051串行口送到显示驱动块14499，将积分结果实时显示。

本装置构成磁通量测量仪时，只要在输入端接入由磁通变化产生的电信号并对其积分。