CN104615048B - 一种ad采集方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AD采集方法及装置，通过对处于一定范围的源信号同时进行多种放大处理，得到多个输出信号，再根据多种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值，解决了AD采集信号过程中出现采集精度不高或错误采集导致执行器错误执行的技术问题，进而提高了信号采集的精度和准确性，减少了执行器错误执行的概率。

Description

一种AD采集方法及装置
技术领域
本发明涉及AD采集领域，特别地，涉及一种电动执行机构的AD采集方法及装置。
背景技术
在目前的智能型电动执行机构中，远程控制方式分为远程开关量控制方式、远程模拟量控制方式以及总线控制方式。远程模拟量控制方式即为输入控制信号为4～20mA模拟量信号。模拟量信号控制方式在DCS(Distributed Control System：分布式控制系统)系统中比较常见，在目前的工业现场环境中使用非常广泛。
而在目前国内大部分执行器厂家常用的采集方法是将输入的4～20mA模拟信号进行线性放大，然后利用单片机进行AD采集。这样做，虽然能够实现4～20mA电流信号的采集，但由于电流信号在线路中传输时，往往会存在损耗或波动，那么如果直接对经过转化放大后的电压信号进行AD采集，可能导致信号的采集精度不高，或者无法采集到信号，甚至可能出现对信号的错误采集，导致执行器在执行动作命令时，可能会出现短暂的错误指令，最终导致一些控制之外的结果，例如：突然抖动、死区振荡等。所以亟需开发一种能提高信号采集精度的AD采集方法及装置。
发明内容
本发明提供了一种AD采集方法及装置，以解决模拟信号采集过程中AD采集信号出现采集精度不高或错误采集导致执行器错误执行的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种AD采集方法，该AD采集方法包括：
对处于一定范围[Ui0，UiN]的源信号Ui同时进行N种放大处理，得到N个输出信号[U1,…,Uk,…,UN]，其中N＞0，1≤K≤N；
其中，N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[Ui0,Ui1],[Ui1,Ui2],·····,[Ui(N-1),UiN]和有效输出区间，每一种放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出区间一一对应，N个有效输入区间将源信号Ui连续分段；对于第K种放大处理，当源信号Ui处于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]内时，第K种放大处理将源信号Ui放大为处于其有效输出区间内的输出信号Uk；当源信号Ui小于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的下限值Ui(k-1)时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当源信号Ui大于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值；
根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值。
进一步地，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值包括：
根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值；
对有效值进行滤波处理，得到最终有效值；
根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种放大处理的输入信号和输出信号对应关系的转换操作输出采样值。
进一步地，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值包括：
设定读取序号K＝1；
对第K种放大处理的输出信号Uk进行读取操作；
判断第K个输出信号Uk是否小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则将第K个输出信号Uk作为有效值；若否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行读取操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
可选地，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值包括：
同时读取N种放大处理的输出信号；
设定判断序号K＝1；
对第K个输出信号Uk进行判断操作，若第K个输出信号Uk小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值时将第K个输出信号Uk作为有效值；否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行判断操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
进一步地，对有效值进行滤波处理，得到最终有效值包括：
启动计数器；
调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取平均值作为本次采集的有效值，其中，M取大于3的整数；
判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效值，若否则将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，计数器值清0，并结束本次有效值采集；若是将计数器值加1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数，若是，将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数器值清0，若否则结束本次有效值采集。
根据本发明的另一方面，还提供了一种AD采集装置，该AD采集装置包括：
放大装置，用于对处于一定范围[Ui0，UiN]的源信号Ui同时进行N种放大处理，得到N个输出信号[U1,…,Uk,…,UN]，其中N＞0，1≤K≤N；
其中，N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[Ui0,Ui1],[Ui1,Ui2],·····,[Ui(N-1),UiN]和有效输出区间，每一种放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出区间一一对应，N个有效输入区间将源信号Ui连续分段；对于第K种放大处理，当源信号Ui处于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]内时，第K种放大处理将源信号Ui放大为处于其有效输出区间内的输出信号Uk；当源信号Ui小于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的下限值Ui(k-1)时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当源信号Ui大于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值；
输出装置，用于根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值。
进一步地，输出装置包括：
有效值辨别单元，用于根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值；
滤波单元，用于对有效值进行滤波处理，得到最终有效值；
转转单元，根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种放大处理的输入信号和输出信号对应关系的转换操作输出采样值。
进一步地，有效值辨别单元包括：
读取初始化单元，用于设定读取序号K＝1；
读取单元，用于对第K种放大处理的输出信号Uk进行读取操作；
判断单元，用于判断第K个输出信号Uk是否小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则将第K个输出信号Uk作为有效值；若否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行读取操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
进一步地，有效值辨别单元包括：
读取单元，用于同时读取N种放大处理的输出信号；
判断初始化单元，用于设定判断序号K＝1；
判断单元，用于对第K个输出信号Uk进行判断操作，若第K个输出信号Uk小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值时将第K个输出信号Uk作为有效值；否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行判断操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
进一步地，滤波单元包括：
初始化单元，用于启动计数器；
均值化单元，用于调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取平均值作为本次采集的有效值，其中，M取大于3的整数；
最终有效值确定单元，用于判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效值，若否则将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，计数器值清0，并结束本次有效值采集；若是将计数器值加1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数，若是，将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数器值清0，若否则结束本次有效值采集。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过对处于一定范围的源信号同时进行多种放大处理，得到多个输出信号，再根据多种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值，解决了AD采集信号过程中出现采集精度不高或错误采集导致执行器错误执行的技术问题，进而提高了信号采集的精度和准确性，减少了执行器错误执行的概率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的AD采集方法的流程示意图；
图2是本发明优选实施例的输出采样值的流程示意图；
图3是本发明优选实施例的滤波处理的流程示意图；
图4是本发明优选实施例的放大装置结构图；
附图标记说明：
Ui、源信号；21、第一段放大电路；22、第二段放大电路；23、第三段放大电路；U20A、第一运算放大器；U20B、第二运算放大器；U20C、第三运算放大器；R1、第一输入电阻；R2、第一反馈电阻；R3、第二输入电阻；R4、第二反馈电阻；R5、第三输入电阻；R6、第三反馈电阻；Uref1、第一参考电源；Uref2、第二参考电源；Uref3、第三参考电源；UFW1、第一输出电压；UFW2、第二输出电压；UFW3、第三输出电压；D1、第一稳压管；D2、第二稳压管；D3、第三稳压管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的可选实施例提供了一种AD采集方法，包括：
步骤S101，对处于一定范围[Ui0，UiN]的源信号Ui同时进行N种放大处理，得到N个输出信号[U1,…,Uk,…,UN]，其中N＞0，1≤K≤N。
其中，N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[Ui0,Ui1],[Ui1,Ui2],·····,[Ui(N-1),UiN]和有效输出区间，每一种放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出区间一一对应，N个有效输入区间将源信号Ui连续分段；对于第K种放大处理，当源信号Ui处于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]内时，第K种放大处理将源信号Ui放大为处于其有效输出区间内的输出信号Uk；当源信号Ui小于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的下限值Ui(k-1)时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当源信号Ui大于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值。
本实施例中，放大处理可以通过软件或硬件的方式实现，其中硬件方式可以通过采用多个放大器或多段放大电路对处于一定范围[Ui0，UiN]的源信号Ui同时进行N种放大处理。
步骤S103，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值。
本发明通过对处于一定范围的源信号同时进行多种放大处理，得到多个输出信号，再根据多种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值，解决了AD采集信号过程中出现采集精度不高或错误采集导致执行器错误执行的技术问题，进而提高了信号采集的精度和准确性，减少了执行器错误执行的概率。经过上述处理后，大大提高了A/D转换的精度，这样可以避免电动执行机构在使用模拟量进行阀位控制时容易发生的振荡。可以实现更加精确的定位。从而使得客户在DCS发出的4-20mA的电流信号每改变0.16mA，就可以被捕捉到，从而实现1.0％阀位步进的调整。
可选地，步骤S103包括：
步骤S111，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值；
步骤S113，对有效值进行滤波处理，得到最终有效值；
步骤S115，根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种放大处理的输入信号和输出信号对应关系的转换操作输出采样值。
参照图2，可选地，本实施例中，步骤S111包括：
步骤S201，设定读取序号K＝1；
步骤S203，对第K种放大处理的输出信号Uk进行读取操作；
步骤S205，判断第K个输出信号Uk是否小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则执行步骤S207，将Uk作为有效值；若否则执行步骤S209，令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行步骤S203，对第K种放大处理的输出信号Uk进行读取操作，若是则执行步骤S211，判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是执行步骤S213，令Uk＝UN作为有效值，若否则执行步骤S215，退出本次采样。
可选地，本实施例中，步骤S111包括：
同时读取N种放大处理的输出信号；
设定判断序号K＝1；
对第K个输出信号Uk进行判断操作，若第K个输出信号Uk小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值时将第K个输出信号Uk作为有效值；否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行判断操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
这两种方式基本相同，区别仅在于第一种输出采样值时，采用边读取输出信号边判断有效值的方式，而第二种输出采样值时，则同时对N个输出信号进行读取，然后再逐一判断，第一种方式相对第二种方式的效率更高，此外，在第二种方式中对N个输出信号进行读取后可以将读取的数据存储在存储器中，从而方便后续的判断过程。
参照图3，步骤S113包括：
步骤301，启动计数器；
步骤303，调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取平均值作为本次采集的有效值，其中，M取大于3的整数；
步骤305，判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效值，若否则执行步骤307，将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，计数器值清0，执行步骤313，结束本次有效值采集；若是则执行步骤309，将计数器值加1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数Max(Max>1)，若是则执行步骤311，将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数器值清0，执行步骤313，结束本次有效值采集，若否，则执行步骤313，结束本次有效值采集。
本实施例中，还可以设置定时器，用于确定采样定时时间，一般可设置定时时间为t0＝50ms，计数器初值Sample_Num＝0，连续读取次数可为M＝4次，最大读取次数Max＝2。通过对采样值进行滤波可以减少采集信号的干扰值，提高采集系统的稳定性和抗干扰能力。该滤波处理可以保证AD采集到的信号是一个稳定的信号，消除AD采样过程中出现的抖动现象，特别是源信号刚刚发生改变且没有稳定的时候。
本发明还提供了一种AD采集装置，包括放大装置，用于对处于一定范围[Ui0，UiN]的源信号Ui同时进行N种放大处理，得到N个输出信号[U1,…,Uk,…,UN]，其中N＞0，1≤K≤N；其中，N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[Ui0,Ui1],[Ui1,Ui2],·····,[Ui(N-1),UiN]和有效输出区间，每一种放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出区间一一对应，N个有效输入区间将源信号Ui连续分段；对于第K种放大处理，当源信号Ui处于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]内时，第K种放大处理将源信号Ui放大为处于其有效输出区间内的输出信号Uk；当源信号Ui小于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的下限值Ui(k-1)时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当源信号Ui大于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值；输出装置，用于根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值。
可选地，放大装置可以采用软件集成方式实现，也可以采用硬件方式实现，其中硬件方式实现可以采用放大器、放大电路等装置实现，本实施例提供了一种采用放大电路的放大装置。
参照图4，放大装置包括三段相互并联的放大电路，分别为第一段放大电路21、第二段放大电路22以及第三段放大电路23，其各自对应的有效输出区间都取为0～3.3V，其中，第一段放大电路21包括第一运算放大器U20A、第一输入电阻R1和第一反馈电阻R2以及第一参考电源Uref1；第二段放大电路22包括第二运算放大器U20B、第二输入电阻R3和第二反馈电阻R4以及第二参考电源Uref2；第三段放大电路23包括第三运算放大器U20C、第三输入电阻R5和第三反馈电阻R6以及第三参考电源Uref3。其中各运算放大器的同相输入端均与源信号Ui端连接；各运算放大器的反相输入端通过放大电路的输入电阻与放大电路的参考电源连接；各运算放大器的反相输入端还通过放大电路的反馈电阻与放大电路的输出端连接。本实施例中源信号Ui的变化范围为0～3.3V，Ui0＝0，UiN＝3.3V，Ui1＝0.825V,Ui2＝1.65V,Ui3＝3.3V，三段放大电路分别设定各自对应的有效输出区间为0～3.3V，R1＝10K，R2＝30K，R3＝10K，R4＝30K，R5＝20K，R6＝20K，且设定AD采集基准电压设为3.3V，当采样输入电压超过3.3V时，AD就超过采集范围了。根据运放负反馈的计算原理：
第一放大电路的输入输出关系式为：
第二放大电路的输入输出关系式为：
第三放大电路的输入输出关系式为：
为了将源信号Ui分三段放大采集，且保证各放大电路均在设定的有效输出区间0～3.3V，可计算出Uref1＝0V，Uref2＝1.1V，Uref3＝3.3V。需要说明的是本发明中的各电阻和各参考电压都可以调节。稳压管D1、D2、D3对A/D输入起到保护作用，应该略大于3.3V，可以得到：
对于U20A，当Ui的信号范围为0～0.825V时，UFW1输出0～3.3V的信号；量化为3.3/210；
对于U20B，当Ui的信号范围为0.825～1.65V时，UFW2输出0～3.3V的信号；量化为3.3/210；
对于U20C，有：当Ui的信号范围为1.65～3.3V时，UFW3输出0～3.3V的信号；量化为3.3/210；
而如果只有一种放大处理的AD采集，则相当于只有U20C的电路，Ui在0～3.3V时，量化才为3.3/210。显然，采用三种放大处理后的AD采集装置，把源信号Ui分成三段采集，可以提高采集的精度，实际应用中，采样本发明的AD采集方法和装置，可以任意设定各段放大电路的放大倍数，且不需要对源信号进行分段预处理，即通过预先设定每一种放大处理的输入和输出范围和对应关系，可以同时对源信号进行放大，实现起来简单方便，且AD采集装置结构简单，适用范围广。通常可以根据实际需要，对源信号进行分段时，可以设定源信号较小区间段的放大倍数大于源信号较大区间段的放大倍数，这样对于源信号较小区间段的信号可以实现更加高精度的采集。
可选地，本实施例的AD采集装置的输出装置包括：有效值辨别单元，用于根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值；滤波单元，用于对有效值进行滤波处理，得到最终有效值；转转单元，根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种放大处理的输入信号和输出信号对应关系的转换操作输出采样值。
可选地，有效值辨别单元包括读取初始化单元，用于设定读取序号K＝1；读取单元，用于对第K种放大处理的输出信号Uk进行读取操作；判断单元，用于判断第K个输出信号Uk是否小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则将第K个输出信号Uk作为有效值；若否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行读取操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
基于本实施例的三段放大电路，输出装置中的读取单元先读取第一段放大电路21的输出电压UFW1，判断单元判断UFW1是否小于3.3V，若小于将UFW1作为采样值并运行转换单元，否则读取第二段放大电路22的输出电压UFW2，并判断UFW2是否小于3.3V，若小于将UFW2作为采样值并运行转换单元，否则读取第三段放大电路23的输出电压UFW3，直至所有放大电路的输出信号读取完。
可选地，滤波单元包括：初始化单元，用于启动计数器；均值化单元，用于调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取平均值作为本次采集的有效值，其中，M取大于3的整数；最终有效值确定单元，用于判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效值，若否则将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，计数器值清0，并结束本次有效值采集；若是将计数器值加1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数，若是，将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数器值清0，若否则结束本次有效值采集。滤波单元的运行原理和工作过程可参照AD采集方法中的滤波处理原理和过程。
本发明中AD采集的源信号为4-20mA模拟信号经过转换后的电压信号；通常对4-20mA模拟信号进行采集时，先将模拟信号转换为电压信号，再进行多种放大处理。
可选地，基于本实施例的三段放大电路，可在源信号输入端之前设置将4-20mA模拟信号转换为电压信号的转换电路单元，转换电路单元包括依次连接的第一级基本放大电路、第二级基本放大电路，第一级基本放大电路采用差分输入模拟信号方式，可以有效抑制共模干扰。并且在放大电路与单片机之间加入了线性隔离光耦，这样不仅隔离了电源之间的干扰，还不会影响线性度。可选地，在信号输入端接入瞬态抑制二极管，进行输入保护。可选地，为防止用户4～20mA电流接反而损坏内部电路，可在输入端接入防反接二极管，也可以使用正向导通电压很小的整流桥接到4～20mA电流输入的正、负极之间，从而实现控制信号的极性自动矫正，而不用担心用户把电流信号的正、负极接反。
以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种AD采集方法，其特征在于，包括：
对处于一定范围[Ui0，UiN]的源信号Ui同时进行N种放大处理，得到N个输出信号[U1,…,Uk,…,UN]，其中N＞0，1≤K≤N；
其中，所述N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[Ui0,Ui1],[Ui1,Ui2],·····,[Ui(N-1),UiN]和有效输出区间，每一种所述放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出区间一一对应，N个所述有效输入区间将所述源信号Ui连续分段；对于第K种所述放大处理，当所述源信号Ui处于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]内时，第K种所述放大处理将所述源信号Ui放大为处于其有效输出区间内的输出信号Uk；当所述源信号Ui小于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的下限值Ui(k-1)时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当所述源信号Ui大于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值；
根据所述N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值；
根据所述N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值包括：
根据所述N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值；
对所述有效值进行滤波处理，得到最终有效值；
根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种所述放大处理的输入信号和输出信号对应关系的转换操作输出所述采样值；
对所述有效值进行滤波处理，得到最终有效值包括：
启动计数器；
调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取平均值作为本次采集的有效值，其中，M取大于3的整数；
判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效值，若否则将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，计数器值清0，并结束本次有效值采集；若是将计数器值加1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数，若是，将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数器值清0，若否则结束本次有效值采集。
2.根据权利要求1所述的AD采集方法，其特征在于，根据所述N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值包括：
设定读取序号K＝1；
对第K种所述放大处理的输出信号Uk进行读取操作；
判断第K个输出信号Uk是否小于第K种所述放大处理的有效输出区间的上限值，若是则将第K个输出信号Uk作为有效值；若否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行所述读取操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种所述放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
3.根据权利要求2所述的AD采集方法，其特征在于，根据所述N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值包括：
同时读取N种所述放大处理的输出信号；
设定判断序号K＝1；
对第K个输出信号Uk进行判断操作，若第K个输出信号Uk小于第K种所述放大处理的有效输出区间的上限值时将第K个输出信号Uk作为有效值；否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行所述判断操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种所述放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
4.一种AD采集装置，其特征在于，包括：
放大装置，用于对处于一定范围[Ui0，UiN]的源信号Ui同时进行N种放大处理，得到N个输出信号[U1,…,Uk,…,UN]，其中N＞0，1≤K≤N；
其中，所述N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[Ui0,Ui1],[Ui1,Ui2],·····,[Ui(N-1),UiN]和有效输出区间，每一种所述放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出区间一一对应，N个所述有效输入区间将所述源信号Ui连续分段；对于第K种所述放大处理，当所述源信号Ui处于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]内时，第K种所述放大处理将所述源信号Ui放大为处于其有效输出区间内的输出信号Uk；当所述源信号Ui小于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的下限值Ui(k-1)时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当所述源信号Ui大于其有效输入区间[Ui(k-1),Uik]的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值；
输出装置，用于根据所述N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值；
所述输出装置包括：
有效值辨别单元，用于根据所述N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值；
滤波单元，用于对所述有效值进行滤波处理，得到最终有效值；
转转单元，根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种所述放大处理的输入信号和输出信号对应关系的转换操作输出所述采样值；
所述滤波单元包括：
初始化单元，用于启动计数器；
均值化单元，用于调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取平均值作为本次采集的有效值，其中，M取大于3的整数；
最终有效值确定单元，用于判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效值，若否则将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，计数器值清0，并结束本次有效值采集；若是将计数器值加1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数，若是，将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数器值清0，若否则结束本次有效值采集。
5.根据权利要求4所述的AD采集装置，其特征在于，所述有效值辨别单元包括：
读取初始化单元，用于设定读取序号K＝1；
读取单元，用于对第K种所述放大处理的输出信号Uk进行读取操作；
判断单元，用于判断第K个输出信号Uk是否小于第K种所述放大处理的有效输出区间的上限值，若是则将第K个输出信号Uk作为有效值；若否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行所述读取操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种所述放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
6.根据权利要求4所述的AD采集装置，其特征在于，所述有效值辨别单元包括：
读取单元，用于同时读取N种所述放大处理的输出信号；
判断初始化单元，用于设定判断序号K＝1；
判断单元，用于对第K个输出信号Uk进行判断操作，若第K个输出信号Uk小于第K种所述放大处理的有效输出区间的上限值时将第K个输出信号Uk作为有效值；否则令K＝K+1并判断K是否等于N，若否则执行所述判断操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种所述放大处理的有效输出区间的上限值，若是则令Uk＝UN作为有效值，若否则退出本次采样。
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