[发明专利]一种分段线性实时积分误差补偿方法及其积分电路

说明书

本发明公开了一种分段线性实时积分误差补偿方法及其积分电路，该方法应用于长时间工作的积分电路中，具体包括：将积分器工作时间划分为N(N>1)个区间；确定每个区间的线性函数；通过线性函数对相应的区间进行积分误差补偿；其积分电路包括模拟积分电路模块、模数转换器模块、FPGA模块和数模转换器模块四个模块。本发明的方法简单，既解决了模拟积分器长时间工作存在的积分误差问题，又解决了由于采用单一固定漂移补偿所导致的过补偿或补偿不足问题，使积分器具备长时间稳定工作的优点。

技术领域

本发明涉及积分器技术领域，具体地说是涉及一种适用于长时间工作过程中的分段线性实时积分误差补偿方法及其积分电路。

背景技术

积分器是用于对输入信号进行积分运算的电子设备，广泛应用于测量变化的磁场。在托卡马克放电实验过程中，许多电磁测量诊断信号的输出有效量均需要利用积分器还原，例如等离子体电流和位移的测量等。随着托卡马克核聚变装置放电稳定性不断提高、放电时间越来越长，短期目标为1000s，因此积分时间要求也越来越长，需要研制长时间低零漂的积分器。

构成积分电路的运算放大器以及分立元件电容、电阻等，由于这些器件的非理想性，造成了积分误差。在实际应用中，随着积分时间的增加漂移量逐渐增大。同时，也会引起积分器的非线性输出。

目前，国内外普遍采用固定漂移补偿来进行误差补偿。虽然实际模拟积分器的积分误差具有一定的单调性，但是其在整体上还是非线性误差，在1000s长时间内采用固定漂移补偿就会出现过补偿或补偿不足等情况，积分误差仍然存在而且可能更大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于长时间工作过程中的分段线性实时积分误差补偿方法及其积分电路，所要解决的技术问题是如何进行分段线性误差补偿，消除模拟积分器误差，使积分电路长时间稳定工作。

本发明解决技术问题，所采用的技术方案如下：

本发明首先公开了一种分段线性实时积分误差补偿方法，其特征在于：

本发明分段线性实时积分误差补偿方法，其特点在于：设积分器工作时间为T，将积分器工作时间划分为N个区间，N为大于1的整数；确定每个区间对地积分的线性函数，然后利用每个区间的线性函数对相应区间进行积分误差补偿。具体包括如下步骤：

(1)首先将积分器输入端接地，使积分器对地积分，积分时间为T；然后以△t为采样间隔，采集积分时间T内积分器输出的模拟电压并转换为数字量(t_i,v_i)，其中t_i为采样时刻，v_i为采样时刻t_i处对应的积分器输出电压，i＝0、1、2、3、……、n，n为采样点个数；

从t₁开始，依次计算相邻两个采样时刻t_i和t_i+1之间的积分器输出电压差值△v_i：△v_i＝v_i+1-v_i；(即t₀与t₁之间的输出电压差值为△v₀、t₁与t₂之间的输出电压差值为△v₁、……)

设置阈值δ，依次比较△v_i与阈值δ的大小，并筛选出△v_i≥δ所对应的所有采样时刻t_i，然后以筛选出的采样时刻为区间分界限，将积分器工作时间T划分为N个区间；若所有的△v_i皆小于δ，则重新调整阈值δ，直至使N>1；存储各个区间的起始数据和末端数据；

(2)用v＝at+b(a为斜率，b为截距)作为线性函数模型，采用两点法计算各区间对地积分的的线性函数：