[發明專利]多通道熱釋電能量平衡測量系統及能量測量方法

無效

• 申請號: 201210170825.9
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102680110A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 柴毅;凌睿;王坤朋;蘇春曉;屈劍鋒;蔣小華;李朝光
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

1.多通道熱釋電能量平衡測量系統，其特征在于：包括熱釋電型探測器（1010）、單端至差分轉換器（1001）、前置可編程增益放大器（1002）、后置可編程增益放大器（1005）、帶通濾波器（1011）、主通道放大器（1007）、冗余通道放大器（1008）、信號采集及控制模塊（1009）和增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006）；

所述熱釋電型探測器（1010）、單端至差分轉換器（1001）、前置可編程增益放大器（1002）、帶通濾波器（1011）、后置可編程增益放大器（1005）、主通道放大器（1007）、信號采集及控制模塊（1009）和增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006）依次連接；

所述冗余通道放大器（1008）連接于后置可編程增益放大器（1005）和信號采集及控制模塊（1009）之間；

所述增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006）的輸出端分別與前置可編程增益放大器（1002）的控制端、帶通濾波器（1011）的控制端和后置可編程增益放大器（1005）的控制端隔離連接；

所述信號采集及控制模塊（1009）采用自適應頻譜分析方法對采集的信號進行分析和處理，并將處理結果傳輸給增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006），所述增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006）將該處理結果下載到前置可編程增益放大器（1002）和后置可編程增益放大器（1005）及帶通濾波器（1011）。

2.根據權利要求1所述的多通道熱釋電能量平衡測量系統，其特征在于：所述帶通濾波器（1011）由依次連接的可編程開關電容高通濾波器（1003）和可編程開關電容低通濾波器（1004）構成；

所述可編程開關電容高通濾波器（1003）的輸入端與前置可編程增益放大器（1002）輸出端連接，可編程開關電容高通濾波器（1003）的控制端與增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006）的輸出端隔離連接；

所述可編程開關電容低通濾波器（1004）的輸出端與后置可編程增益放大器（1005）的輸入端連接，可編程開關電容低通濾波器（1004）的控制端與增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006）的輸出端隔離連接。

3.多通道熱釋電能量平衡測量系統的測量方法，其特征在于：包括如下步驟：

a.采用權利要求1所述的多通道熱釋電能量平衡測量系統進行信號采集；

a1.所述多通道熱釋電能量平衡測量系統自適應調整前置可編程增益放大器（1002）和后置可編程增益放大器（1005）的增益及帶通濾波器（1011）的帶寬，調整完畢后，增益及帶通濾波器帶寬控制模塊（1006）向信號采集及控制模塊（1009）發出觸發信號；

a2.?所述信號采集及控制模塊（1009）接收到觸發信號后，開始采集主通道放大器（1007）與冗余通道放大器（1008）傳輸的信號，并對采集的信號進行儲存；

b.所述信號采集及控制模塊（1009）對采集的信號進行能量計算，具體步驟如下：

b1.?熱釋電探測器測量得到????????????????????????????????????????????????個觀測信號，；

b2.?觀測信號通過式（2）進行球化預處理得到觀測向量，，具有零均值單位方差，

?????????????????????????????????????（1）

式（1）中，為球化矩陣，通過式（2）計算獲得：

?????????????????????????????????（2）

式（2）中，A為以協方差矩陣的單位范數特征向量為列的矩陣，D為以協方差矩陣的特征值為對角元素的對角矩陣；協方差矩陣?為對觀測信號和?的轉置求期望得到，即通過式（3）計算獲得；

???????????????????????????????（3）

b3.觀測向量通過式（4）做相位校正，校正后的觀測向量為，，

????????????????????（4）

式（4）中表示第個觀測向量相對于第一個觀測向量的延遲時間，為采樣時刻；

b4.?按逐次提取獨立分量的方式，依次得到向量的獨立成分，進而得到的所有獨立信號源，具體如下：

b401.選擇要估計的獨立成分的個數，當前需要處理第個觀測向量，置；

b402.選擇具有單位范數的初始化向量作為分離向量；

b403.根據式（5）至式（7）對分離向量進行更新得到：

???????????????????????????????????（5）

?????????????????????????????????????（6）

?????????????????????????????????（7）

式（5）中為分離向量的轉置向量，為源信號的一個估計；式（6）中為降噪函數，選擇IIR切比雪夫低通濾波器結構，其截止頻率的選擇與帶通濾波器（1011）相同，為的降噪估計；式（7）中為分離向量的更新；

b404.?采用式（8）對分離向量的更新進行正交化：

???????????????????????（8）

b405.采用式（9）對分離向量的更新進行規范化：

???????????????????????????????????????（9）

b406.?分離向量進過式（5）至（9）的處理后，判斷分離向量是否收斂，若未收斂，返回步驟b403；若已收斂，執行步驟b407；

b407.置；若，執行步驟b402；否則，執行下一步驟；

b5.?將步驟b4中得到的個獨立成分按照信號非高斯性的大小進行排序，并將非高斯性較小的個成分置零，然后，采用剩余的個獨立成分重構觀測信號，完成對含噪觀測信號的降噪處理；

b6.?根據所述多通道熱釋電能量平衡測量系統標定參數對熱釋電探測器（1010）測量得到的觀測信號進行標定，然后根據式（10）計算熱釋電能量：

???????????????????????????????????（10）

其中，為觀測信號的電壓峰值，為多通道熱釋電能量平衡測量系統標定的輸出端固有偏置電壓，為放大器的全局增益，為熱釋電型探測器（1010）的靈敏度。