[發(fā)明專利]一種小信號(hào)濾波裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010263297.2
• 申請(qǐng)日: 2010-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN101931377A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高振鷹;竹懷江;萬(wàn)莉;魯寶華;陳鋼;黃浩;萬(wàn)煜峰;陳東;鄭傳虎;陳軍;張永雋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司
• 主分類號(hào): H03H7/03
• 分類號(hào): H03H7/03
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 周發(fā)軍

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(duì)副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的模擬輸入信號(hào)進(jìn)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(guó)各大鋼廠轉(zhuǎn)爐項(xiàng)目中投入使用，是一套高精度的測(cè)量分析系統(tǒng)。但現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境惡劣，尤其是系統(tǒng)冷端低頻模擬量輸入信號(hào)易受電磁場(chǎng)和各種噪聲的干擾影響而產(chǎn)生測(cè)量誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)易產(chǎn)生不穩(wěn)定的紋波，影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)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(shí)時(shí)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)用實(shí)時(shí)語(yǔ)言編程，響應(yīng)時(shí)間和運(yùn)行速度都非常快。由于副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(DAS)被測(cè)對(duì)象的測(cè)量信號(hào)極其微弱(如鋼水溫度轉(zhuǎn)換成最大才10～18mV的弱電信號(hào),平均0.001mV對(duì)應(yīng)1℃的變化)，因此穩(wěn)定、真實(shí)的采集是測(cè)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(dá)16位。但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(hào)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(wèn)題是提供一種小信號(hào)濾波裝置，他具有將輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路濾波后，進(jìn)入輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成毫伏信號(hào)，再與冷端雙補(bǔ)償模塊產(chǎn)生的補(bǔ)償信號(hào)在信號(hào)放大模塊內(nèi)比較并產(chǎn)生合理的輸出信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)線性化處理模塊線性化輸出，使得信號(hào)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(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種小信號(hào)濾波裝置，包括濾波電路，其特征在于，還包括：輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、冷端雙補(bǔ)償模塊、信號(hào)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(hào)，濾波電路的輸出端連接所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；

輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述信號(hào)放大模塊；

所述冷端雙補(bǔ)償模塊包括溫度法補(bǔ)償子模塊和電橋法補(bǔ)償子模塊，冷端雙補(bǔ)償模塊的輸出端連接所述信號(hào)放大模塊；

所述信號(hào)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(bǔ)償模塊的補(bǔ)償方法為：信號(hào)分別經(jīng)過(guò)溫度法補(bǔ)償子模塊、電橋法補(bǔ)償子模塊補(bǔ)償后，補(bǔ)償后的結(jié)果溫度在冷端雙補(bǔ)償模塊內(nèi)部進(jìn)行比較，如果兩種補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果的差值小于等于3℃，取兩種補(bǔ)償后的結(jié)果溫度的平均值做為最終結(jié)果；如果大于3℃，則將溫度大的補(bǔ)償結(jié)果值減去2℃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0.47μF～0.9μF。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.采用濾波電路、輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、冷端雙補(bǔ)償模塊、信號(hào)放大模塊和線性化處理模塊組件本發(fā)明，將輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路濾波后，進(jìn)入輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成毫伏信號(hào)，再與冷端雙補(bǔ)償模塊產(chǎn)生的補(bǔ)償信號(hào)在信號(hào)放大模塊內(nèi)比較并產(chǎn)生合理的輸出信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)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(hào)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(hào)的輸入端進(jìn)行濾波處理，過(guò)濾掉各種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素所引起的紋波，抑制各種干擾，保證在不丟失測(cè)量數(shù)據(jù)的前提下實(shí)現(xiàn)小信號(hào)濾波功能。

3.采取冷端雙補(bǔ)償模塊，利用溫度法補(bǔ)償子模塊進(jìn)行直接測(cè)量冷端溫度的補(bǔ)償法、電橋法補(bǔ)償子模塊進(jìn)行平衡電橋的冷端溫度補(bǔ)償法，再將兩種補(bǔ)償法互為比較的溫度采樣法，加強(qiáng)了信號(hào)輸入端抗干擾能力。解決了信號(hào)輸入端的干擾問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和和準(zhǔn)確性，在實(shí)際使用過(guò)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(shí)濾波與冷端溫度補(bǔ)償?shù)哪K很少，都是使用一個(gè)濾波電路與一個(gè)專用的冷端補(bǔ)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(shí)進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)償模塊的具體補(bǔ)償方法：采用信號(hào)分別經(jīng)過(guò)溫度法補(bǔ)償子模塊、電橋法補(bǔ)償子模塊補(bǔ)償后，補(bǔ)償后的結(jié)果溫度在冷端雙補(bǔ)償模塊內(nèi)部進(jìn)行比較，如果兩種補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果的差值小于等于3℃，取兩種補(bǔ)償后的結(jié)果溫度的平均值做為最終結(jié)果；如果大于3℃，則將溫度大的補(bǔ)償結(jié)果值減去2℃做為最終結(jié)果的冷端雙補(bǔ)償模塊的補(bǔ)償方法。

6.當(dāng)濾波電路中的溫度濾波電容量取值范圍為0.47μF～0.9μF時(shí)，能夠很好濾除生產(chǎn)時(shí)外界的各類疊加的干擾因素，得到十分平滑的測(cè)溫曲線。