[发明专利]一种模拟通道的自动校准方法及系统

权利要求书

1.一种模拟通道的自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、幅值校准

1.1）、获取调理电路的幅频数据

输入幅值x=A₁的模拟信号S₁到调理电路，依次改变模拟信号S₁频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m，分别测得调理电路输出端幅值y=A′₁₁,A′₁₂,...,A′_1i，...,A′_1m；

输入幅值x=A₂的模拟信号S₂到调理电路，依次改变模拟信号S₂频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m，分别测得调理电路输出端幅值y=A′₂₁,A′₂₂，...,A′_2i，...,A′_2m；

其中，m是频率数，频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m覆盖了调理电路工作的频率范围；

1.2）、确定调理电路在频率ω_i,i＝1,2,...,m下前后端幅值线性关系

根据两点法，有：A1i′=aiA1+biA2i′=aiA2+bi---(1)]]>

则：

ai=A1i′-A2i′A1-A2bi=A1i′-A1i′-A2i′A1-A2A1---(2)]]>

从而得到调理电路在频率ω_i下的前后端幅值线性关系：y=a_ix+b_i，这样得到对应于频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m下的m条前后端幅值线性关系：

y=a1x+b1······ω1y=a2x+b2······ω2···y=aix+bi······ωi···y=amx+bm······ωm---(3)]]>

1.3）、拟合调理电路前后端最优幅值线性关系y＝ax+b

公式（3）每条直线对应的权值分别为并且ω'为模拟信号的主频率，则有：

以输入幅值x₁,x₂,...,x_j,...,x_n在每条直线上取n个点，即y_ij，其中i＝1,2,...,m，表示对应频率ω_i下直线，j=1,2,...,n，表示取点序号；

这样，这些点与最优直线y=ax+b的加权离差平方和为：

将φ分别对a，b求偏导数并令其等于零，即：

通过（6）式可解得a，b分别为：

a、b分别作为增益系数、零漂校准参数；

将增益系数、零漂校准参数发送到被测系统的处理器，对模拟通道采集的数字信号进行补偿：将数字信号的幅值减去零漂b，然后除以增益系数a，得到幅值校准后的数字信号；

（2）、相位校准

输入模拟信号S，分别测量调理电路前后端相位θ与θ'，可得相位差Δθ=θ′-θ，依次改变模拟信号的频率为ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m可分别得到相位差Δθ₁,Δθ₂,...,Δθ_i,...,Δθ_m；

利用加权最小二乘法求得最优相位差Δθ：

加权离差平方和为：

将φ_Δθ对Δθ求偏导数

可解得最优相位差Δθ为：

将最优相位差Δθ作为相位差校准参数；

将相位差校准参数发送到被测系统的处理器，对步骤（1）得到的幅值校准后的数字信号进行相位补偿：根据主频率ω′将最优相位差Δθ转换为延迟时间τ，被测系统的处理器控制时，将延迟时间τ考虑到控制过程中，从而完成调理电路的相位校准。

2.一种模拟通道的自动校准系统，包括信号转换模块、高速同步数据采集模块；

信号转换模块利用硬件电路完成高速同步数据采集模块与调理电路之间的机械、电气连接以及测试信号的分配，测量点分别选取为调理的前后端，获得的模拟信号，供高速同步数据采集模块采集；

高速同步数据采集模块用于同步采集模拟通道调理电路前后两端的模拟信号，其特征在于，还包括参数校正模块和参数下载模块；

校正模块通过软件方式控制同步数据采集模块分别对调理电路前端和后端进行数据采集，然后，按照权利要求1所述的步骤进行处理，得到校准参数；

参数下载模块将增益系数、零漂以及相位差校准参数发送到被测系统的处理器，对模拟通道采集的数字信号进行补偿，完成模拟通道的自动校准。