提供关于传递函数的不确定性的测量结果的设备和方法技术

本公开提供关于传递函数的不确定性的测量结果的设备和方法。本发明专利技术公开了改进转换性能的差分放大器。在一些实施例中，差分放大器可以分别在第一和第二晶体管分支接收正和负输入信号；响应于正和负的输入信号，提供动态偏置电流提供给第一和第二晶体管分支；且分别在第二和第一晶体管分支提供正和负输出信号。

【技术实现步骤摘要】
提供关于传递函数的不确定性的测量结果的设备和方法
本专利技术涉及用于估计测量设备的传递函数的设备，而且还涉及提供对与对传递函数的估计相关的确定性(或不确定性)的估计。还公开了一种用于提供传递函数中的确定性的估计的方法。对确定性(或不确定性)的估计可被用于控制估计的传递函数如何被使用或者其如何被修改或更新。
技术介绍
通常期望的是测量现实世界的变量。现实世界的变量可以是温度、压力、电压、电流等。在许多情况下，提供用于测量现实世界的变量的测量系统可将现实世界的变量变换成另一变量，另一变量通常是电信号。例如，在测量电压(该电压可能是一个相当高的电压)时，通常期望将电压传递通过一个电势分压器以便将其变换成适合于后续处理的电压范围，例如经由模数转换器。因此，这个电势分压器具有一个传递函数，不仅依照它在直流DC(0Hz)下的衰减，而且依照传递函数如何随频率变化。类似地，如果将要测量的是电流，可以使用分流器或电流变换器或其它电流测量装置来测量它。同样，分流器、变换器等具有传递特征，使得输入电流被变换成输出值。该输出值随后可被后续处理电路再次处理。信号路径中的其它组件，例如变量增益放大器和模数转换器，也影响了该信号，而且信号处理链路整体，从传感器到模数转换器，可由组合的传递函数表示。呈现出传递函数的换能器、电路和其它组件的提供意味着输出信号现在是未知输入信号的函数，其被看作是"测得的"，因为其代表了将被测量的量、以及测量电路的传递函数。因此，更大的不确定性已经被引入输出结果。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于估计至少一个测量设备的传递函数的传递函数设备，其中测量设备估计被测量的值，其中向被测量作出已知微扰，而且测量设备的输出被估计来识别对已知微扰的响应，而且其中传递函数设备估计对测量设备的传递函数中的不确定性的估计。优选地，被测量是换能器中的电流和换能器的被测节点的电压中的至少一个。因此，可以提供经由换能器提供它们的功率的一个多个负载所消耗的功率的估计、以及功率测量的确定性或不确定性的估计。可针对信号处理链路整体或者其一部分来确定传递函数。在信号链路的其它部分具有可靠的或者已知的/校准的传递函数时，针对信号处理链路的一部分来估计传递函数，可能是恰当的。有利地，传递函数设备包含在电度表中。根据本专利技术的第二方面，提供了一种提供被测量中的信任度值的方法，其中被测量由具有传递函数的测量设备处理，所述方法包括提供被测量的信任度值的估计。有利地，信任度值基于传递函数的确定性的估计。附图说明现在参考附图，仅仅通过非限制性示例的方式描述本专利技术的实施例，其中：图1示意地图示出电子电度功率表内的组件；图2示意地图示出电势分压器以考虑其传递函数可能不是公知的；图3示意地图示出WO2014/072773中描述的用于克服未知传递函数的问题的设备的一个实施例；图4示意地表示了WO2014/072773中公开的用于测量电压和波形的第二设备；图5示意地图示出来自图4的设备的输出信号V0；图6示意地图示出WO2013/038176中描述的电流测量设备；图7示出了传递设备的信道中的分量的框图；图8示出了传递函数的估计相对于时间的演变；以及图9示出了传递函数中的不确定性相对于时间的演变。具体实施方式图1示意地图示出功率测量设备10，其可形成为对例如居住或经营场所的供电点处安装的耗电测量计(也称为电度表)的一部分。在该示例中，具有火线14和中性导线16的单相输电干线交流电源12为负载18供电。本领域技术人员公知的是，负载的耗能量取决于火线14和中性导线16之间的电压、负载汲取的电流、以及针对正弦电压电流的交流电压波形和交流电流波形之间的相位角。对于更复杂的波形，例如其中汲取的电流量中存在大量谐波分量，应该通过保持消耗的瞬态功率的动求和来测量功耗。为了测量电流，在该示例中，功率测量设备10具有分流电阻器20，其具有在负载18和供电电源12之间的电源火线所表示的导电路径中的标称已知电阻。通常，分流电阻具有非常低的数值，一般处于毫欧之类的数量级。分流电阻器20上的电压降正比于通过它的电流。结果就是，分流电阻可被看作是具有电流电压传递函数。由此，布置用于测量分流电阻器20上的电压以及提供其输出给信号处理电路24的电压测量设备22可以可靠地执行对导线14中的电流的估计，假设电阻器20的电阻是公知的，或者更确切地，假设项目20和22的传递函数是公知的。测量设备22可包括可编程的增益放大器以改变应用至电流信号的增益从而允许具有最适度的动态范围的模数转换器应付从非常小到非常大的电流范围而不损失分辨率，至少就更小的电流而言是这样。此外，电压测量设备26被提供用于测量火线14和中性导线16之间的电压差。在其中电压一般处于115至250伏特RMS的范围内的国内环境中，由此其可能经历超出300伏特的峰值电压。由此，电压测量设备26通常包括电势分压器(这将参考图2更详细地进行描述)，从而将输入电压变换从输电干线电压域变换成更小的电压域，更小的电压域更适合于例如被电压测量设备26内的模数转换器进行信号捕获。电压测量设备可包括可编程电压衰减器和/或可编程放大器，以使得测量电路的信号设计可被用于具有不同电源电压的设施或国家中。来自的电压测量设备26和电流测量设备20、22、24电压和电流的瞬态测量可被提供给计算单元28，其适合于计算负载18从电源12获得的均方根功率，而且选择性地将其与收费标准进行相乘，使得运行负载18的消费者可以被适当地针对他们已经从供电电源12接收到的能量的量进行收费。计算单元28可与实时时钟30关联，使得每个电压和电流测量可针对功耗的真实适当计算在时域中适当分配。图2示意地图示出用于从导线14接收输入电压Vin而且参考导线16处提供的中性电压来将其向下划分的电势分压器35的电阻器。在该示例中，第一和第二电阻器40和42串联在导线14和16之间。相同的电流流经每个电阻器，因此输出电压Vo可通过下式关联至输入电压VinVo＝VinR2/R1+R2其中R1是电阻器40的值，R2是电阻器42的值。因此，电势分压器具有由电阻器R1和R2的相对值设置的传递函数。为了精确地获知电压，必须精确地获知电势分压器的传递函数。确定传递函数的方式是本领域已知的，而且已经在WO2014/072733和WO2013/038176中予以了描述，读者可以参考它们来使得公开文本能够实现如何估计电压和电流传递函数。然而，为了便于参考，这些专利申请的示例被包含在此。在WO2014/072733中，电压测量电路的传递函数可通过几个方案确定。一个方案如图3所示，提供两个电阻器50和52，它们具有精确已知的数值(Rint1和Rint2)使得要么可以形成具有外部电阻的电势分压器Rext，其表示图2中的第一电阻器40。通过在串联开关60和62的控制下在电阻器40和电阻器50之间、以及随后在电阻器40和电阻器52之间形成连续的电势分压器，不同的划分比例形成，而且假设电阻器50和52的值是公知的，则电势分压器的传递函数可被确定。开关60和62在校准期间在反相下被驱动，而在正常使用下，一个开关，例如SW1接通，而另一个断开，由此保持电势分压器的划分比例名义上地恒定。诸如齐纳二极管65之类的保护装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计测量设备的传递函数或者将被施加到设备的校正因子的传递函数设备，其中测量设备估计被测量的值，其中向被测量作出已知微扰，而且测量设备的输出被估计来识别对已知微扰的响应，而且其中对传递函数中的不确定性的估计或校正因子变得可获取。

【技术特征摘要】
2016.06.17 US 15/185,6031.一种用于估计测量设备的传递函数或者将被施加到设备的校正因子的传递函数设备，其中测量设备估计被测量的值，其中向被测量作出已知微扰，而且测量设备的输出被估计来识别对已知微扰的响应，而且其中对传递函数中的不确定性的估计或校正因子变得可获取。2.如权利要求1所述的传递函数设备，其中通过检查传递函数的一系列估计或响应于已知微扰的校正因子中的变化来计算对不确定性估计。3.如权利要求2所述的传递函数设备，其中通过将标准偏差计算应用至一组结果来计算对不确定性的估计。4.如权利要求1所述的传递函数设备，其中对不确定性的估计和传递函数的合成值之间的差被用于确定在修改合成值时将被应用至对不确定性的估计的权重。5.如权利要求1所述的传递函数设备，其中要么a)对校正因子的估计和校正因子的合成值之间的差被用于确定在修改合成值时将被应用至对校正因子的估计的权重；要么b)在不确定性的估计低于更新阈值时利用校正因子的新估计来重写校正因子的的旧估计。6.如权利要求1所述的传递函数设备，其中当不确定性在比预定阈值速率更大的速率下变化或者超过一个阈值时，不确定性的估计被用于修改已知微扰或者用于启动已知微扰中的变化。7.如权利要求6所述的传递函数设备，其中所述阈值是基于不确定性的之前的测量结果的动态阈值。8.如权利要求6所述的传递函数设备，其中所述阈值是一个预定阈值。9.如权利要求6所述的传递函数设备，其中已知微扰中的变化正改变已知微扰的频率。10.如权利要求9所述的传递函数设备，其中频率中的变化被执行以移动至在该频率下具有降低的噪声和谐波能量的频率。11.如权利要求1所述的传递函数设备，其与布置用于测量电压和电流中的至少一个的测量设备组合。12.如权利要求1所述的传递函数设备，其中传递函数、校正因子和不确定性的估计中的一个或多个被处理器分析来执行标定检验、故障诊断和篡改检测中的至少一个。13.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·D·赫维茨，S·A·A·达内斯，W·M·J·霍兰德，J·斯图尔特，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM