２Ｏｌ４年第１８期总第１６２期 Ｓ＿Ｌ●ＣｏＮ ＶＡＬＬＥＹ 固 提高小信号测量精确度的策略研究 汤易 （成都飞机工业集团电子科技有限公司，四川成都６１００９１） 摘 要 在高程度数字化的今天要对各类微弱的信号进行检测已经不能使用传统的指针式检测仪器了，数字化的仪表 设备才能够满足检测各类信号的需求。其测量精度高、结果直观形象，操作便捷，具有安全、准确、可靠、智能等特点。 当前已经存在各类型微弱信号的检测系统和设备，在灵敏度极高的仪表中大部分都配设了传感器，一般情况下传感器 所输出的信号十分微弱，只有微伏级，而且时常会受到电磁波与外界噪音的干扰。为了进一步提高小信号的测量精确 度文章主要阐述了两种主要策略。 关键词小信号测量；精确度；检测方式 中图分类号：Ｔｌｄ９３５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—７５９７（２０１４）１８－００７３－０２ 在数据采集的工作中大信号和中信号的采集和处理方式已 经相对较为成熟，而小信号的采集处理仍然处于没有固定方式 的现状。小信号自身十分微弱，容易受到各种外界因素影响， 因此采集信号的难度也大大增加。目前测量交流小信号主要是 使用毫伏表进行检测，由于其表头为模拟，测量误差巨大，系 统的抗干扰能力较低，需要反复校对。并且在每次检测前还需 要根据信号的强弱来选择合适的档位，工作效率十分低下。因 此研究提高小信号策略精确度的策略具有极大的现实意义。 过开关将待转换模拟量Ｖｉ输入至积分器。积分器从零开始进行 固定时间Ｔ的正向积分，Ｔ到后开关再将与待转换模拟量Ｖｉ极 性相反的基准电压ＶＲＥＦ接入积分器，实现反向积分，直至输出 为０时停止。待转换模拟量ｖｉ数值越大，积分器的输出电压越 大，反向积分时间越长。计数器在反向积分时间内所显示的数 值就是待转换模拟量Ｖｉ的数据 。 囊癸善 １小信号测量精确度 １）影响小信号测量精确度的因素。在经济全球化的背景下 我国社会经济得到了长足的发展，在人民群众的日常生活和工 作中都广泛使用着交流电。这是由于交流电与直流电对比具有 明显的优势，其生产、输送和使用都具有显著的经济效益。电 压高低的选择可以在交流电供电系统中自由的选择。其实交流 电包括各种各样的波形，例如方波、正弦波等 Ｊ。对小信号进 行准确测量的难度众多，最主要的是其容易受到外界的各种干 扰。其中包括元器件表面泄露、放大器偏置电流所导致的误差、 电磁辐射或射频干扰。即使在低水平上静电耦合也会引起干扰。 当需要检测的小信号精确度极高时容易受到更多因素的干扰。 例如环境空气湿度会影响电容的数值；震动会产生压电效应； 室内风扇所导致的细微温度变化也会造成干扰。 ２）双积分Ａ／Ｄ转换器的设计要点。目前在对信号高精度测 量的工作中积分型Ａ／Ｄ转换器是主要使用的设备和仪器，其优 势十分明显，能够对噪音信号起到高效的抑制；其弊端是测量 速度相对缓慢。其优势和弊端都是由于其工作原理决定的。积 分型Ａ／Ｄ转换器的种类主要包括双积分和多斜两种类型。目前 使用较为广泛的为多斜式积分型Ａ／Ｄ转换器。基于让积分型Ａ／ Ｄ转换器尽可能的避免上述干扰因素所带来的误差在设计Ａ／Ｄ 转换器时需要注意以下几个问题：①选择适合的门来控制电路； ②注意下降时间对测量速度的影响；③可以将积分时间调整为 ２０ ｍｓ的倍数；④可以使用屏蔽层来对关键器件进行屏蔽；⑤ 清洁电路板，避免手直接接触引发电流泄露。 赣亭ｌ ∞ ■靠鬻 肆＃ ）囊●— 图ｌ双积分Ａ／Ｏ转换器原理示意图 ２）ＣＰＬＤ提高精确度。积分Ａ／Ｄ转换器工作流程中最核心 的关键环节就是高精度的计数器。在进行积分过程中需要对积 分电容的充电与放电时间进行准确精密的技术。而要达到这一 目标就需要及时控制ｆ－ｊ电路。ＣＰＬＤ是准确开合门电路的最佳选 择，使用ＣＰＬＤ能够准确可靠的完成计数功能。 ２．２可控制增益小信号测量仪 图２系统层次结构图 ２提高小信号测量精确度的策略 ２．１双积分Ａ／Ｄ转换器 １）双积分Ａ／Ｄ转换器原理。双积分Ａ／Ｏ转换器主要是由电 １）系统设计方案与电路。待检测小信号经过自动增益电路 放大后进行交流信号平均值的检测，检测结果经过Ａ／Ｄ转换为 子开关、积分器、比较器与控制逻辑等元件组成的。（详情见图１）。 其基本原理就是将输入电压转换为与其平均值为正比的间隔， 再将平均时间间隔转换为数据。双积分Ａ／Ｏ转换的过程就是通 数字量并且显示在数码管中。自动增益控制电路能够将自动控 制小信号增益，其主要由放大器、对比器、计数器等组成。是 可控制增益小信号的核心结构部分。可控增益小信号测量仪系 统主要有四个主要硬件：①电源电路，提供稳定电压：②自动 Ｔ Ｒ＆Ｄ 增益效果。（详情表１）。 增益控制电路，放大待测小信号并自动调整，为后续提供合适 的信号幅度；⑨平均值转换电路，交流信号转换为直流信号； ④积分Ａ／Ｄ转换与显示电路，Ａ／Ｄ转换进行样品采集，显示在 数码管中，以便能够直观展示信号。（详情见图２）。 ２）自动增益控制电路。自动增益控制电路是可控制增益小 ３结束语 积分型Ａ／Ｄ转换器和自动增益控制系统都能够高效的解决 小信号测量过程中容易受到各种外界感染的问题。在积分型Ａ／ Ｄ转换器的基础上海能够增加多斜积分设计以及合适的软件来 对提高测量的精确度，实用性较高。但是积分型Ａ／Ｄ转换器仍 然存在一些不足之处，其转换时间、积分周期等方面没有进行 信号测量仪工作的核心。ＰＧＡ２０２、比较器、计数器以及峰值检 波电路为其主要元件构成［３１。ＰＧＡ２０２输出信号通过检测为正弦 波峰值，进而反馈给双比较器，进行上下限对比。如输出信号 超出上下限时会通过比较器的输出端口进行调整计数状态，从 而实现小信号放大和自动增益控制。 表１ ＰＧＡ２０２增益控制效果 数控输入端口 ＰＧＡ２０２ 理论研究，也未涉及到对测量数据的具体处理计算法。还需要 长时间的完善以及接受实际工程的检验。本文选择研究的两种 策略主要用来提高小信号的检测精确度，具有极大的实用价值。 参考文献 Ａ１ ０ ０ ＡＯ ０ １ 增益 １ １ ０ 误差率 ０．０５ ０．０５ １ １ Ｏ １ １ＯＯ １０００ ０．０５ Ｏ．１Ｏ （１】渠红光，黑东炜，李斌康．辐射探测宽带小信号测量下限拓 展研究…．核电子学与探测技术，２０１ ３（１１）：１４０８－１４１１． 【２】沈伟，王军政，汪正军．一种基于信号补偿的频率测量方法 ［Ｊ］．仪器仪表学报，２０１ ０（１ ０）：２１９２—２１ ９７． 【３］李存龙，陈伟民，刘显明．基于误差理论的ＬＥＤ灯具光强分布 测量精确度分析…．光电子．激光，２０１１（１Ｏ）：１５３７—１ ５４１． ＰＧＡ２０２可控增益放大器能够通过两端控制输入端口来实现 增益控制。其能与ＣＭＯＳ、ＴＴＬ等电平兼容，并且能够实现四种 竹（上接第ｌｏｏ页）” ２０１１，３４（１６）：１１０一ｌ１４． 竹（上接第ｌｏ１页）竹 的减少高压输电线路跳闸率。研究这一课题，不仅可以积累高 压输电线路综合防雷技术的经验，而且还暗示着我们当前的高 【２】龚小平．生态修复城市水系统研究进展【Ｊ】．安徽农学通报 （上半月刊），２Ｏ１０，２６（１１）：１ ５４—１ ５６． 压输电线路综合防雷技术有待于进一步提高，需要投入更多的 研究和探索，使得防雷技术更加的趋于完善和成熟，把雷击的 损失降低到最小。 ［３】段军锋．河道堤防险情处理技术【Ｊ】．漯河职业技术学院学 报，２００８，２９（０２）：１２３－１２５． ［４】郭增涛，华杰．南昌市城区河道（湖泊）的生态化改造设计 …．江西水利科技，２０１ ０，３１（０２）：１４４—１４６． 参考文献 ［１］易辉，崔江流．我国输电线路运行现状及防雷保护…．高电 压技术，２００１（０６）． 【５】朱晨东．当代多自然型城市河流的设计与实践［Ｊ】．水利规划 与设计，２００５，３Ｏ（Ｏ２）：１７０－１７ ３． ［６］郝红科，王海，黄梦琪．城市堤防工程规划设计思路的探讨 ［Ｊ】．杨凌职业技术学院学报，２０ｌ１，２ ３（０１）：１４５—１４７． 【２］王春杰，祝令瑜，汲胜昌，张乔根．高压输电线路和变电站 雷电技术防护现状与发展【Ｊ］．电瓷避雷针，２０１０（０３）． 【３】樊春雷，吴广宁，李瑞芳，王云飞。高压输电线路绕击跳闸 率的研究［Ｊ］．电瓷避雷器，２００９（０２）． ｔｆ（上接第ｌ０３页）竹 程控制阐，４等水准测量引测视线长度宜为８０ ｍ，３等水准测 量引测视线长度宜为６５ ｍ。 竹（上接第１ｏ４页）” 企业应该把握ＧＰ０Ｎ技术的要点，通过在接入网升级和改造中 ＧＰＯＮ技术的全面而准确应用，提升工作品质与操作效果，使 ＧＰＯＮ技术的结构体系与系统优势得到发挥，进而做到对电信市 场的有效稳定和开拓，在取得经济效益的同时，使通信企业的 技术水准和科学管理水平得到切实的提升。 参考文献 参考文献 ［１］张延忠．测绘技术在＿Ｔ－程测量中的应用［Ｊ】．科技创新导报， ２０１１，２２（１６）：１１０－１１４． 【１】徐俭．６ＰＯＮ光纤接入网技术与应用【Ｊ】．有线电视技术， ２Ｏ１ ３，２３（３）：２９． ［２］曹趣．ＧＰＳ￣］量技术在＿Ｔ－程测绘中的应用探析…．科学之友， ２Ｏ１１，２５（２２）：１５４－１ ５７． ［２］杨良．ＧＰＯＮ技术在通信接入网中的应用研究［Ｊ】．科技创新与 应用２０１ ３，３０（２２）：２９． 【３１缪健军．浅析建筑工程测绘的重要性…．科技传播，２０１ ０， ２１（２３）：１２０－１２４． ［３】于洋，吴卓．６ＰＯＮ技术和应用研究［Ｊ】．黑龙江科技信息， ２０１１，２０（３６）：１２５． ［４】章正武，邵光敏．浅谈工程测绘技术的现状与发展趋势［Ｊ］． 民营科技，２００９，３４（０７）：１ ３３－１ ３５． 【４】王建勇．ＧＰＯＩｑ技术在宽带接入网中的应用【Ｊ】．黑龙江科技信 息，２０１２，２７（３０）：１０７． 【５】曹国忠，杨喜明．测绘技术在现代工程测量中的应用【Ｊ］．科 技资讯，２０１３，２４（Ｏ１）：¨４一ｎ７． ［５】鲁永军．通信行业技术发展的主流趋势与通信企业管理， ２０１ ０，３０（１ ３）：３５－３７．
