一种测量信号的校正补偿和自动标定的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及信号测量领域，公开了一种测量信号校正补偿和自动标定的方法，其包括步骤：S1、将测量信号进行模数转换；S2、将经S1处理后的信号进行校正处理；S3、将经S2处理后的信号进行数模转换；S4、将未处理的测量信号和经过S3处理后的信号相加后输出；本发明还公开了一种测量信号校正补偿和自动标定的装置。本发明能够用价格低廉的低分辨率A/D转换器实现高精度的校正补偿并实现自动标定。
【专利说明】一种测量信号的校正补偿和自动标定的方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号测量【技术领域】，特别是涉及一种测量信号的校正补偿和自动标定 的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在对测量信号实施零偏、增益、线性校正以及温度诸影响因素补偿技术中，比如， 对测量信号实施线性校正，现有模拟电路技术方法，用多点标定进行标定补偿，此方法的缺 陷是需要手工逐点标定，不能实现自动化，工效低，且存在人为因素；另一个缺陷是要提高 精度就需要增加更多的点，这会使电路元件随之剧增，成本故障率随之剧增。现有的数字校 正中，能实现自动标定解决工效低的问题，但此方法的缺点是，如有高精度要求，就要采用 高分辨率的A/D以及D/A进行模数转换，而随着对A/D分辨率的要求提高，元件价格成本急 剧上升。
[0003] 公知的现有数字校正中，如图1所示，有A/D转换器、校正处理单元、D/A转换器等， 依次排列。其中用到A/D转换器对测量信号进行模拟/数字转换，然后，进行数字校正输出。 如果考虑成本因素，采用低分辨率的A/D转换器，就达不到高精度的要求。
[0004] 比如采用价格低廉的10位A/D转换器，其分辨率为1024。为了简单，用1000个 数字值表示满度l〇〇%F. S.量值（F. S.缩写表示Full Scale满量程），那么，10%F. S.标 定点时，数字值就是100。A/D转换器的量化误差是±1个数字，换算为精度：100%F.S.标 定点时，±1/1000 = ±1%。S. P. (S. P.缩写表示Set Point设定点），10% F. S.标定点时， ±1/100 = ±10%。S.P.，由上看出，仅仅A/D转换器的量化误差，在10%标定点时，达到了 ilO^S.P.;如果要求il^S.P.精度，显然远远达不到要求。也就是说在设定点低端，随 着采样数字值变小，输出信号精度直线下降。由于A/D转换器量化误差的存在，且公知的现 有数字校正技术把A/D采样值作为输出信号值输出了，导致了"输出信号精度直线下降"。
【发明内容】
[0005](一）要解决的技术问题
[0006] 本发明要解决的技术问题是如何用价格低廉的低分辨率A/D转换器实现高精度 的校正补偿并实现自动标定。
[0007](二）技术方案
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种测量信号校正补偿和自动标定的方法， 其包括如下步骤：
[0009] S1、将测量信号进行模数转换；
[0010] S2、将经S1处理后的信号进行校正处理；
[0011] S3、将经S2处理后的信号进行数模转换；
[0012] S4、将未处理的测量信号和经S3处理后的信号相加后输出。
[0013] 其中，S2包括：将测量信号与标准值信号进行比较，根据比较结果对经S1处理后 的信号进行校正处理。
[0014] 其中，S2包括：根据当前的温度对经S1处理后的信号进行补偿。
[0015] 其中，S2包括：在接收到标定触发信号后，对经S1处理后的信号进行标定或校正 处理。
[0016] 本发明还包括一种测量信号的校正补偿和自动标定的装置，其包括第一A/D转换 器、校正处理单元、D/A转换器和模拟加法器，所述第一A/D转换器的信号输入端与该装置 的测量信号输入端相连，所述第一A/D转换器的信号输出端与所述校正处理单元的信号输 入端相连，用于对经过第一A/D转换器后的信号进行校正处理；所述校正处理单元的信号 输出端与所述D/A转换器的信号输入端相连，所述模拟加法器的第一信号输入端与所述D/ A转换器的信号输出端相连，所述模拟加法器的第二信号输入端与该装置的测量信号输入 端相连。
[0017] 其中，该装置还可以包括比较器，所述比较器适于在线实时自动调零，所述比较器 的第一信号输入端与该装置的所述测量信号输入端相连，所述比较器的第二信号输入端与 该装置的标准值信号输入端相连，所述比较器的第二信号输入端还通过一个电阻与该装置 的零信号相连，所述比较器的信号输出端与所述校正处理单元的一个信号输入端相连；所 述校正处理单元用于根据所述比较器的比较结果对经过第一A/D转换器后的信号进行校 正处理。
[0018] 其中，该装置还可以包括温度传感器和第二A/D转换器，所述温度传感器通过所 述第二A/D转换器与所述校正处理单元的另一个信号输入端相连，所述校正处理单元用于 根据所述第二A/D转换器输入的信号对经过第一A/D转换器后的信号进行补偿。
[0019] 其中，该装置还可以包括用于触发所述校正处理单元工作的标定开关。
[0020] (三）有益效果
[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0022] 本发明提供的一种测量信号的校正补偿和自动标定的方法和装置，所述测量信号 的校正补偿和自动标定的方法将未经处理的测量信号和经过模数转换、校正处理、数模转 换后的信号相加后输出，得到输出信号，有效提高了输出信号的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为现有技术的数字校正示意图；
[0024] 图2为本发明一种测量信号的校正补偿和自动标定的装置的连接示意图；
[0025] 图3为本发明一种测量信号的校正补偿和自动标定的装置的自动校正和标定系 统的连接框图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实例 用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语"第一"、"第二"、"第三"等仅用于描述目 的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相 连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。
[0029] 本发明提供了一种测量信号校正补偿和自动标定的方法，其包括如下步骤：
[0030]S1、将测量信号进行模数转换；
[0031]S2、将经S1处理后的信号进行校正处理；
[0032]S3、将经S2处理后的信号进行数模转换；
[0033]S4、将未处理的测量信号和经S3处理后的信号模拟相加（模拟相加是指对模拟信 号进行相加）后输出。
[0034] 将测量信号未经处理的值作为主要值，由于A/D转换（模数转换）的量化误差无 法避免，因而将测量信号经过模数转换的A/D采样值作为标定点，不作为信号输出值，并经 过校正处理和D/A转换（数模转换）处理之后得到校正补偿值，然后将主要值和校正补偿 值经过模拟加法合成，得到输出信号。由于所述主要值不经过A/D采样转换，也就不存在量 化误差，从而能够保证测量精度。
[0035] 校正补偿值中，测量信号经过校正处理之后得到的是经过校正计算而附加的额外 校正补偿增减量。
[0036] 校正处理输出并不直接就是A/D采样值，A/D采样值仅仅是作为标定点，所述校正 补偿值和标定点的关系是一所述校正补偿值是所述标定点所对应的所述校正补偿增减量， 这样，A/D转换的量化误差，仅仅影响标定点的准确性，并不直接影响校正补偿值。
[0037] 如，假定某传感器测量值特性，在10%F.S.标定点附近时，线性误差为10% S.P?，即
[0038]误差值为1 %F.S.，那么，有下表：
【权利要求】
1. 一种测量信号校正补偿和自动标定的方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 将测量信号进行模数转换； 52、 将经S1处理后的信号进行校正处理； 53、 将经S2处理后的信号进行数模转换； 54、 将未处理的测量信号和经S3处理后的信号相加后输出。
2. 如权利要求1所述的测量信号校正补偿和自动标定的方法，其特征在于，S2包括：将 测量信号与标准值信号进行比较，根据比较结果对经S1处理后的信号进行校正处理。
3. 如权利要求1所述的测量信号校正补偿和自动标定的方法，其特征在于，S2包括：根 据当前的温度对经S1处理后的信号进行补偿。
4. 如权利要求1所述的测量信号校正补偿和自动标定的方法，其特征在于，S2包括：在 接收到标定触发信号后，对经S1处理后的信号进行标定或校正处理。
5. -种测量信号的校正补偿和自动标定的装置，其特征在于，包括第一 A/D转换器、校 正处理单元、D/A转换器和模拟加法器，所述第一 A/D转换器的信号输入端与该装置的测 量信号输入端相连，所述第一 A/D转换器的信号输出端与所述校正处理单元的信号输入端 相连，用于对经过第一 A/D转换器后的信号进行校正处理；所述校正处理单元的信号输出 端与所述D/A转换器的信号输入端相连，所述模拟加法器的第一信号输入端与所述D/A转 换器的信号输出端相连，所述模拟加法器的第二信号输入端与该装置的测量信号输入端相 连。
6. 如权利要求5所述的测量信号的校正补偿和自动标定的装置，其特征在于，还包括 比较器，所述比较器适于在线实时自动调零，所述比较器的第一信号输入端与该装置的所 述测量信号输入端相连，所述比较器的第二信号输入端与该装置的标准值信号输入端相 连，所述比较器的第二信号输入端还通过一个电阻与该装置的零信号相连，所述比较器的 信号输出端与所述校正处理单元的一个信号输入端相连；所述校正处理单元用于根据所述 比较器的比较结果对经过第一 A/D转换器后的信号进行校正处理。
7. 如权利要求5所述的测量信号的校正补偿和自动标定的装置，其特征在于，还包括 温度传感器和第二A/D转换器，所述温度传感器通过所述第二A/D转换器与所述校正处理 单元的另一个信号输入端相连，所述校正处理单元用于根据所述第二A/D转换器输入的信 号对经过第一 A/D转换器后的信号进行补偿。
8. 如权利要求5所述的测量信号的校正补偿和自动标定的装置，其特征在于，还包括 用于触发所述校正处理单元工作的标定开关。
【文档编号】G01D3/032GK104330096SQ201410601937
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】阳德林 申请人:北京堀场汇博隆精密仪器有限公司