專利名稱:一種小信號濾波裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種濾波裝置,具體應用于對副槍數據分析系統的模擬輸入信號進 行濾波處理。
背景技術:
我公司自主研發制造的副槍數據分析系統(DAS)在武鋼及全國各大鋼廠轉爐項 目中投入使用,是一套高精度的測量分析系統。但現場檢測環境惡劣,尤其是系統冷端低頻 模擬量輸入信號易受電磁場和各種噪聲的干擾影響而產生測量誤差,導致系統易產生不穩 定的紋波,影響了測量的準確性,同時也降低了系統的精確度。副槍數據分析系統(DAS)是一套高可靠性的實時嵌入式計算機系統,運用實時語 言編程,響應時間和運行速度都非常快。由于副槍數據分析系統(DAS)被測對象的測量信 號極其微弱(如鋼水溫度轉換成最大才10 ISmV的弱電信號,平均0. OOlmV對應1°C的 變化),因此穩定、真實的采集是測量系統成功的關鍵因素之一,目前該系統的采樣精度高 達16位。但現場測量干擾因素較多,尤其是系統冷端環境的各種干擾,使得輸入信號的穩 定性和準確性受到影響。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種小信號濾波裝置,他具有將輸入信號經過 濾波電路濾波后,進入輸入信號轉換模塊轉換成毫伏信號,再與冷端雙補償模塊產生的補 償信號在信號放大模塊內比較并產生合理的輸出信號,最后經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、穩態收斂精度都得以明顯提高,從而也提高了副 槍數據分析系統(DAS)的穩定性和準確性的特點。為解決上述技術問題,本發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換模塊 的輸入端;
輸入信號轉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據分析系統的輸入端。優選的技術方案為,所述冷端雙補償模塊的補償方法為信號分別經過溫度法補 償子模塊、電橋法補償子模塊補償后,補償后的結果溫度在冷端雙補償模塊內部進行比較, 如果兩種補償的結果的差值小于等于;TC,取兩種補償后的結果溫度的平均值做為最終結 果;如果大于3°c,則將溫度大的補償結果值減去2°C做為最終結果。更加優選的技術方案為,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。本發明的優點在于
1.采用濾波電路、輸入信號轉換模塊、冷端雙補償模塊、信號放大模塊和線性化處理模 塊組件本發明,將輸入信號經過濾波電路濾波后,進入輸入信號轉換模塊轉換成毫伏信號, 再與冷端雙補償模塊產生的補償信號在信號放大模塊內比較并產生合理的輸出信號,最后 經過線性化處理模塊線性化輸出至副槍數據分析系統(DAS)的輸入端,在保證輸入信號完 整性的前提下,提高了數據的穩定性和準確性。2.采用本發明在信號的輸入端進行濾波處理,過濾掉各種現場環境因素所引起的 紋波,抑制各種干擾,保證在不丟失測量數據的前提下實現小信號濾波功能。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,提高了系統的穩定 性和和準確性,在實際使用過程中溫度準確程度提高到98%。4.現有技術中要么采用溫度法,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,補償后的結果溫度在冷端雙補償模塊內部進 行比較,如果兩種補償的結果的差值小于等于;TC,取兩種補償后的結果溫度的平均值做為 最終結果;如果大于3°c,則將溫度大的補償結果值減去2°C做為最終結果的冷端雙補償模 塊的補償方法。6.當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 數據分析系統(DAS)的穩定性和準確性。總之,本發明結構簡單,易于制作,工作穩定,使用 效果好。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步具體說明。圖1為本發明的結構示意圖。圖2為未使用本發明時,副槍數據分析系統的輸入信號波紋圖。圖3為使用了本發明后,副槍數據分析系統的輸入信號波紋圖。其中,1-濾波電路,2-輸入信號轉換模塊,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,結合圖1對本發明的各組成部件及連接方式進行介紹如圖1所示的本發明 結構示意圖,本發明包括濾波電路1、輸入信號轉換模塊、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場副槍探頭信號輸出的毫 伏級信號,并模擬現場干擾信號,濾波電路的輸出端連接輸入信號轉換模塊的輸入端;將輸 入信號轉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據分析系統的輸入端。自此,即完成了本發明的組建。下面介紹本發明的工作過程由前端產生熱電偶輸入信號經過1濾波電路濾波 后,進入2輸入轉換模塊轉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)產生的補償信號在3放大電路模塊內比較產生較為合理的輸出,最 后經過6線性化模塊線性化輸出。冷端雙補償模塊設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 鍵部分在于信號經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 結果溫度在冷端雙補償模塊內部進行比較,如果兩種補償的結果的差值小于等于;TC,就取 兩種補償后的結果溫度的平均值做為最終結果,如果大于3°c就將溫度大的補償結果值減 去2°C做為最終結果。經反復實踐證明,此種方法比單一補償法準確得多。對于本系統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范圍里根據現場環境選取。附表一
以上就結果能夠很好濾除生產時外界的各類疊加的干擾因素,得到十分平滑的測溫曲線。 最后所應說明的是,以上具體實施方式
僅用以說明本發明的技術方案而非限制, 盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對 本發明的技術方案進行修改或者等同替換,而不脫離本發明技術方案的精神和范圍,其均 應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
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換模塊的輸入端;輸入信號轉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據分析系統的輸入端。
2.如權利要求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,補償后的結果溫度 在冷端雙補償模塊內部進行比較,如果兩種補償的結果的差值小于等于;TC,取兩種補償后 的結果溫度的平均值做為最終結果;如果大于3°C,則將溫度大的補償結果值減去2°C做為 最終結果。
3.如權利要求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換模塊;輸入信號轉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據分析系統的輸入端。本發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,提高了副槍數據分析系統(DAS)的穩定性和準確性。
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 優先權日2010年8月26日
發明者萬煜峰, 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