專利名稱：一種小信號濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波裝置，具體應(yīng)用于對副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的模擬輸入信號進 行濾波處理。
背景技術(shù)：
我公司自主研發(fā)制造的副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)在武鋼及全國各大鋼廠轉(zhuǎn)爐項 目中投入使用，是一套高精度的測量分析系統(tǒng)。但現(xiàn)場檢測環(huán)境惡劣，尤其是系統(tǒng)冷端低頻 模擬量輸入信號易受電磁場和各種噪聲的干擾影響而產(chǎn)生測量誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)易產(chǎn)生不穩(wěn) 定的紋波，影響了測量的準(zhǔn)確性，同時也降低了系統(tǒng)的精確度。副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)是一套高可靠性的實時嵌入式計算機系統(tǒng)，運用實時語 言編程，響應(yīng)時間和運行速度都非?？?。由于副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)被測對象的測量信 號極其微弱(如鋼水溫度轉(zhuǎn)換成最大才10 ISmV的弱電信號，平均0. OOlmV對應(yīng)1°C的 變化)，因此穩(wěn)定、真實的采集是測量系統(tǒng)成功的關(guān)鍵因素之一，目前該系統(tǒng)的采樣精度高 達16位。但現(xiàn)場測量干擾因素較多，尤其是系統(tǒng)冷端環(huán)境的各種干擾，使得輸入信號的穩(wěn) 定性和準(zhǔn)確性受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種小信號濾波裝置，他具有將輸入信號經(jīng)過 濾波電路濾波后，進入輸入信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成毫伏信號，再與冷端雙補償模塊產(chǎn)生的補 償信號在信號放大模塊內(nèi)比較并產(chǎn)生合理的輸出信號，最后經(jīng)過線性化處理模塊線性化輸 出，使得信號的收斂性能、魯棒抗噪性能、穩(wěn)態(tài)收斂精度都得以明顯提高，從而也提高了副 槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的特點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種小信號濾波裝置，包括濾波電路，其特征 在于，還包括輸入信號轉(zhuǎn)換模塊、冷端雙補償模塊、信號放大模塊和線性化處理模塊，
所述濾波電路的輸入端連接輸入信號，濾波電路的輸出端連接所述輸入信號轉(zhuǎn)換模塊 的輸入端；
輸入信號轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述信號放大模塊；
所述冷端雙補償模塊包括溫度法補償子模塊和電橋法補償子模塊，冷端雙補償模塊的 輸出端連接所述信號放大模塊；
所述信號放大模塊的輸出端連接所述線性化處理模塊； 所述線性化處理模塊的輸出端連接副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的輸入端。優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述冷端雙補償模塊的補償方法為信號分別經(jīng)過溫度法補 償子模塊、電橋法補償子模塊補償后，補償后的結(jié)果溫度在冷端雙補償模塊內(nèi)部進行比較， 如果兩種補償?shù)慕Y(jié)果的差值小于等于；TC，取兩種補償后的結(jié)果溫度的平均值做為最終結(jié) 果；如果大于3°c，則將溫度大的補償結(jié)果值減去2°C做為最終結(jié)果。更加優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述濾波電路中的溫度濾波電容量取值范圍為0. 47μ F 0. 9μ F。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1.采用濾波電路、輸入信號轉(zhuǎn)換模塊、冷端雙補償模塊、信號放大模塊和線性化處理模 塊組件本發(fā)明，將輸入信號經(jīng)過濾波電路濾波后，進入輸入信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成毫伏信號， 再與冷端雙補償模塊產(chǎn)生的補償信號在信號放大模塊內(nèi)比較并產(chǎn)生合理的輸出信號，最后 經(jīng)過線性化處理模塊線性化輸出至副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)的輸入端，在保證輸入信號完 整性的前提下，提高了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。2.采用本發(fā)明在信號的輸入端進行濾波處理，過濾掉各種現(xiàn)場環(huán)境因素所引起的 紋波，抑制各種干擾，保證在不丟失測量數(shù)據(jù)的前提下實現(xiàn)小信號濾波功能。3.采取冷端雙補償模塊，利用溫度法補償子模塊進行直接測量冷端溫度的補償 法、電橋法補償子模塊進行平衡電橋的冷端溫度補償法，再將兩種補償法互為比較的溫度 采樣法，加強了信號輸入端抗干擾能力。解決了信號輸入端的干擾問題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定 性和和準(zhǔn)確性，在實際使用過程中溫度準(zhǔn)確程度提高到98%。4.現(xiàn)有技術(shù)中要么采用溫度法，要么采用電橋法，而且同時濾波與冷端溫度補償 的模塊很少，都是使用一個濾波電路與一個專用的冷端補償電路搭接的模式。本發(fā)明不但 使用了溫度法、電橋法兩種方式同時進行補償，還集成了全前端的濾波模塊。5.本發(fā)明還給出了一種冷端雙補償模塊的具體補償方法采用信號分別經(jīng)過溫 度法補償子模塊、電橋法補償子模塊補償后，補償后的結(jié)果溫度在冷端雙補償模塊內(nèi)部進 行比較，如果兩種補償?shù)慕Y(jié)果的差值小于等于;TC，取兩種補償后的結(jié)果溫度的平均值做為 最終結(jié)果；如果大于3°c，則將溫度大的補償結(jié)果值減去2°C做為最終結(jié)果的冷端雙補償模 塊的補償方法。6.當(dāng)濾波電路中的溫度濾波電容量取值范圍為0.47 μ F 0.9 μ F時，能夠很好濾 除生產(chǎn)時外界的各類疊加的干擾因素，得到十分平滑的測溫曲線。本發(fā)明對輸入信號進行小信號濾波處理，并采取了直接測量冷端溫度的補償法和 平衡電橋的冷端溫度補償法互為比較的溫度采樣法，加強了信號抗干擾能力，提高了副槍 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性?？傊?，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于制作，工作穩(wěn)定，使用 效果好。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為未使用本發(fā)明時，副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的輸入信號波紋圖。圖3為使用了本發(fā)明后，副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的輸入信號波紋圖。其中，1-濾波電路，2-輸入信號轉(zhuǎn)換模塊，3-冷端雙補償模塊，4-溫度法補償子模 土夬，5-電橋法補償子模塊，6-信號放大模塊，7-線性化處理模塊，8-輸入信號，9-輸出信號。
具體實施例方式首先，結(jié)合圖1對本發(fā)明的各組成部件及連接方式進行介紹如圖1所示的本發(fā)明 結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明包括濾波電路1、輸入信號轉(zhuǎn)換模塊、冷端雙補償模塊、信號放大模塊和線性化處理模塊。其中，冷端雙補償模塊設(shè)置有溫度法補償子模塊和電橋法補償子模塊。溫度法補 償子模塊進行直接測量冷端溫度的補償法；電橋法補償子模塊進行平衡電橋的冷端溫度補 償法，利用兩種補償法互為比較的溫度采樣法，加強信號輸入端的抗干擾能力。濾波電路的輸入端連接輸入信號，可采用信號源模擬現(xiàn)場副槍探頭信號輸出的毫 伏級信號，并模擬現(xiàn)場干擾信號，濾波電路的輸出端連接輸入信號轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；將輸 入信號轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接信號放大模塊的輸入端；冷端雙補償模塊的輸出端連接信號 放大模塊的輸入端；信號放大模塊的輸出端連接線性化處理模塊的輸入端；線性化處理模 塊的輸出端連接副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的輸入端。自此，即完成了本發(fā)明的組建。下面介紹本發(fā)明的工作過程由前端產(chǎn)生熱電偶輸入信號經(jīng)過1濾波電路濾波 后，進入2輸入轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成可接受的毫伏信號，在于4冷端溫度補償(溫度法)和5冷 端溫度補償(電橋法)產(chǎn)生的補償信號在3放大電路模塊內(nèi)比較產(chǎn)生較為合理的輸出，最 后經(jīng)過6線性化模塊線性化輸出。冷端雙補償模塊設(shè)置有溫度法補償子模塊和電橋法補償子模塊，其補償方法的關(guān) 鍵部分在于信號經(jīng)過溫度法補償子模塊、電橋法補償子模塊，這兩種方式補償后，補償后的 結(jié)果溫度在冷端雙補償模塊內(nèi)部進行比較，如果兩種補償?shù)慕Y(jié)果的差值小于等于；TC，就取 兩種補償后的結(jié)果溫度的平均值做為最終結(jié)果，如果大于3°c就將溫度大的補償結(jié)果值減 去2°C做為最終結(jié)果。經(jīng)反復(fù)實踐證明，此種方法比單一補償法準(zhǔn)確得多。對于本系統(tǒng)的溫度濾波電容量取值范圍在0. 47 μ F 0. 9 μ F效果比較好，具體取 值要在0. 47 μ F 0. 9 μ F范圍里根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境選取。附表一
以上就結(jié)果能夠很好濾除生產(chǎn)時外界的各類疊加的干擾因素，得到十分平滑的測溫曲線。 最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對 本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種小信號濾波裝置，包括濾波電路，其特征在于，還包括輸入信號轉(zhuǎn)換模塊、冷端雙補償模塊、信號放大模塊和線性化處理模塊，所述濾波電路的輸入端連接輸入信號，濾波電路的輸出端連接所述輸入信號轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；輸入信號轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述信號放大模塊；所述冷端雙補償模塊包括溫度法補償子模塊和電橋法補償子模塊，冷端雙補償模塊的輸出端連接所述信號放大模塊；所述信號放大模塊的輸出端連接所述線性化處理模塊；所述線性化處理模塊的輸出端連接副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種小信號濾波裝置，其特征在于，所述冷端雙補償模塊的補 償方法為信號分別經(jīng)過溫度法補償子模塊、電橋法補償子模塊補償后，補償后的結(jié)果溫度 在冷端雙補償模塊內(nèi)部進行比較，如果兩種補償?shù)慕Y(jié)果的差值小于等于;TC，取兩種補償后 的結(jié)果溫度的平均值做為最終結(jié)果；如果大于3°C，則將溫度大的補償結(jié)果值減去2°C做為 最終結(jié)果。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種小信號濾波裝置，其特征在于，所述濾波電路中的溫度 濾波電容量取值范圍為0. 47 μ F 0. 9 μ F。
全文摘要
本發(fā)明涉及濾波裝置，公開了一種小信號濾波裝置，包括濾波電路、輸入信號轉(zhuǎn)換模塊、冷端雙補償模塊、信號放大模塊和線性化處理模塊，濾波電路接輸入信號，濾波電路的輸出端連接輸入信號轉(zhuǎn)換模塊；輸入信號轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接信號放大模塊；冷端雙補償模塊包括溫度法補償子模塊和電橋法補償子模塊，冷端雙補償模塊的輸出端接信號放大模塊；信號放大模塊的輸出端接線性化處理模塊；線性化處理模塊的輸出端接副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的輸入端。本發(fā)明對輸入信號進行小信號濾波處理，并采取了直接測量冷端溫度的補償法和平衡電橋的冷端溫度補償法互為比較的溫度采樣法，加強了信號抗干擾能力，提高了副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
文檔編號H03H7/03GK101931377SQ20101026329
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者萬煜峰, 萬莉, 張永雋, 竹懷江, 鄭傳虎, 陳東, 陳軍, 陳鋼, 高振鷹, 魯寶華, 黃浩 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司