一种多通道扫描采集动态校准系统技术方案

本实用新型专利技术适用于测试测量技术领域，提供了一种多通道扫描采集动态校准系统，包括多路选择器、可编程增益放大器和低通滤波器，所述可编程增益放大器的输入端和输出端分别连接于所述多路选择器和低通滤波器，用于对模拟信号的切换、放大以及低通滤波，还包括电压信号源模块和处理模块；通过在多路选择器的输入端增加电压信号源模块，其电压信号源包括两路低温漂标准信号源，处理模块实时扫描并采集两路标准信号，然后将采集电压与标准信号源电压进行计算得到系统的温漂校准系数，将该校准系数实时应用于采集系统，从而完成采集系统的动态校准，该方法形式简单，比传统的定期校准法更加实时、经济和便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道扫描采集动态校准系统
本技术属于测试测量
，尤其涉及一种多通道扫描采集动态校准系统。
技术介绍
对调理电路选用低温漂电阻可以很好地保证电路的直流和低频段的增益性能，可以在一定程度上减小系统的增益温漂问题。然而对于多路模拟采集系统来说，虽然每个输入信号都是低频缓变信号(信号变化频率<10kHz)，但是经过多路选择器的高速切换，实际进入调理电路的信号频率远高于每个输入信号的频率。假设输入通道数目为N，每通道输入信号的最大频率为fmax，那么经过多路选择器后的实际信号频率为N*fmax。通道数量越多，该信号频率越高。对于常用的32通道采集系统，调理通道输入信号的频率将达到320kHz。此时，调理电路的中频段增益特性将会影响系统的温漂性能。在中频段时，调理电路的增益温漂将更多的受到滤波电路电容的影响。而对一般电容器件来说，其温漂性能一般在10％-20％左右，达不到电阻的温漂性能。因此，仅仅靠采用低温漂电阻的方式，很难保证调理电路在中频段的增益温漂性能。对于根据环境温度变化进行外部重新校准的方式，虽然可以对环境温度变化导致的增益温漂重新校准，但是这种校准方法的实时性较差，当采集系统环境动态变化时，无法实时感知并完成校准。同时，如果要完成校准，还需要断开系统的信号输入，接入校准源，然后再完成校准，因此也会影响系统的连续工作。
技术实现思路
本技术提供一种多通道扫描采集动态校准系统，旨在解决当采集系统环境动态变化时，无法实时感知并完成校准。同时，如果要完成校准，还需要断开系统的信号输入，接入校准源，然后再完成校准，因此也会影响系统的连续工作问题。本技术是这样实现的，一种多通道扫描采集动态校准系统，包括多路选择器、可编程增益放大器和低通滤波器，所述可编程增益放大器的输入端和输出端分别连接于所述多路选择器和低通滤波器，用于对模拟信号的切换、放大以及低通滤波，还包括电压信号源模块和处理模块，所述电压信号源模块连接于所述多路选择器的输入端，用于对所述电压信号源模块内部的两路信号的实施扫描和采集，所述处理模块连接于所述低通滤波器的输出端，用于对模拟信号的校准计算。优选的，所述电压信号源模块包括参考电压模块和接地信号模块，所述参考电压模块和接地信号模块均连接于所述多路选择器的输入端。优选的，所述处理模块包括模数转换器和FPGA，所述模数转换器分别与低通滤波器和所述FPGA相连接，用于对低通滤波后的模拟信号进行数字转换；所述FPGA用于信号的切换控制和模数转换器数据的读取。优选的，处理模块还包括MCU，所述FPGA和MCU相连接，用于实时接收所述FPGA读取的转换数据。优选的，还包括显示器和移动终端，所述显示器和移动终端均与所述MCU相连接，用于处理后的信号数据发送以及工作人员的接收观看。优选的，所述移动终端可为手机、笔记本电脑以及平板电脑。优选的，所述MCU包括用于信号发送的信号发送模块，所述MCU通过信号发送模块与所述显示器和移动终端相连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术的一种多通道扫描采集动态校准系统，通过在多路选择器的输入端增加电压信号源模块，其电压信号源包括两路低温漂标准信号源，处理模块实时扫描并采集两路标准信号，然后将采集电压与标准信号源电压进行计算得到系统的温漂校准系数，将该校准系数实时应用于采集系统，从而完成采集系统的动态校准，该方法形式简单，比传统的定期校准法更加实时、经济和便捷。附图说明图1为本技术的结构示意图；图中：1、电压信号源模块；11、参考电压模块；12、接地信号模块；2、多路选择器；3、可编程增益放大器；4、低通滤波器；5、模数转换器；6、FPGA；7、MCU；71、信号发送模块；8、显示器；9、移动终端。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1，本技术提供一种技术方案：一种多通道扫描采集动态校准系统，包括多路选择器2、可编程增益放大器3和低通滤波器4，可编程增益放大器3的输入端和输出端分别连接于多路选择器2和低通滤波器4，用于对模拟信号的切换、放大以及低通滤波，还包括电压信号源模块1和处理模块，电压信号源模块1连接于多路选择器2的输入端，用于对电压信号源模块1内部的两路信号的实施扫描和采集，处理模块连接于低通滤波器4的输出端，用于对模拟信号的校准计算。在本实施方式中，动态校准指的是在多路选择器2的输入端增加电压信号源模块1，且电压信号源模块1包括参考电压模块11和接地信号模块12，且参考电压模块11为低温漂参考电压源Vref，接地信号模块12为接地信号GND，低温漂参考电压源Vref和接地信号GND组成两种低温漂标准信号源，采集系统实时扫描并采集两路标准信号，然后将MCU7(型号为ARM9微处理器)读取到的采集电压与标准信号源电压进行计算得到系统的温漂校准系数，将该校准系数实时应用于采集系统，从而完成采集系统的动态校准，选用低温漂参考电压源作为Vref，选用接地(GND)作为零电压标准信号源。下面描述多路模拟采集系统在接入两路标准信号源之后实现动态校准的工作流程：采用高精度数字万用表在实验室环境下测量参考电压源Vref的电压值，记为Vr。由于该参考电压源为低温漂电压源，在环境温度变化时，该电压源的温漂误差很小(通常小于0.01％)，因此可以认为在环境温度变化时，该参考电压源的理论电压仍然为Vr。另一个标准信号源为GND，即接地信号。因此，无论环境温度如何变化，该标准信号的理论电压始终为0V。由于多路选择器2、可编程增益放大器3、低通滤波器4、模数转换器5均为线性器件，因此多通道扫描采集系统得到的采集电压Vout与输入模拟信号真实电压Vin之间满足线性关系，即：Vout＝k*Vin+b(1)由于所有通道共用一个调理电路及模数转换器5，因此k和b即为该扫描采集系统的校准系数。当采集系统读取到第n通道的电压值Vout_n时，由k和b即可计算得到当前通道的真实输入电压；Vin_n＝(Vout_n–b)/k(2)在室温环境T0下，多通道输入模拟信号与两路标准信号源开始正常扫描采集，参考电压源Vr通道经过采集系统量化后得到电压为Vrt0；GND通道经过采集系统量化后得到电压为Vgt0，从而得到T0温度下采集系统的校准系数为：k0＝(Vrt0-Vgt0)/Vr(3)b0＝Vgt0(4)k0和b0即为室温环境T0下采集系统的校准系数，其余输入通道通的真实电压可以由k0和b0根据公式(2)实时计算得到。当环境温度为T1时，多通道模拟采集系统工作流程同步骤3。参考电压源Vr通道经过采集系统量化后得到电压为Vrt1；GND通道经过采集系统量化后得到电压为Vgt1，从而得到T1温度下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道扫描采集动态校准系统，包括多路选择器(2)、可编程增益放大器(3)和低通滤波器(4)，所述可编程增益放大器(3)的输入端和输出端分别连接于所述多路选择器(2)和低通滤波器(4)，用于对模拟信号的切换、放大以及低通滤波，其特征在于：还包括电压信号源模块(1)和处理模块，所述电压信号源模块(1)连接于所述多路选择器(2)的输入端，用于对所述电压信号源模块(1)内部的两路信号的实施扫描和采集，所述处理模块连接于所述低通滤波器(4)的输出端，用于对模拟信号的校准计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种多通道扫描采集动态校准系统，包括多路选择器(2)、可编程增益放大器(3)和低通滤波器(4)，所述可编程增益放大器(3)的输入端和输出端分别连接于所述多路选择器(2)和低通滤波器(4)，用于对模拟信号的切换、放大以及低通滤波，其特征在于：还包括电压信号源模块(1)和处理模块，所述电压信号源模块(1)连接于所述多路选择器(2)的输入端，用于对所述电压信号源模块(1)内部的两路信号的实施扫描和采集，所述处理模块连接于所述低通滤波器(4)的输出端，用于对模拟信号的校准计算。


2.如权利要求1所述的一种多通道扫描采集动态校准系统，其特征在于：所述电压信号源模块(1)包括参考电压模块(11)和接地信号模块(12)，所述参考电压模块(11)和接地信号模块(12)均连接于所述多路选择器(2)的输入端。


3.如权利要求1所述的一种多通道扫描采集动态校准系统，其特征在于：所述处理模块包括模数转换器(5)和FPGA(6)，所述模数转换器(5)分别与低通滤波器(4)和所述FPGA(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明涛，蔡笃军，覃剑欢，宋赣祥，王博，
申请(专利权)人：北京锐科环宇科技有限公司，上海达悟智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11