CN107017068B - 激光调阻的方法及装置、激光调阻系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光调阻的方法及装置、激光调阻系统。一种激光调阻的方法包括获取与工频信号周期相同的定标信号；将根据工频信号得到的输入信号输入到待修正电阻中，在定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对待修正电阻进行信号采样以获取采集信号；根据采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值；将输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据每个采样时刻下的工频干扰幅值对测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻。上述激光调阻的方法，在对待修正电阻进行激光调阻时，参考了工频干扰幅值，能够抑制工频干扰，从而提高待修正电阻的电阻测量精度。

Description

激光调阻的方法及装置、激光调阻系统

技术领域

本发明涉及激光调阻技术领域，特别是涉及一种激光调阻的方法及装置、激光调阻系统。

背景技术

在实际的生产应用中，传统的激光调阻机对厚、薄膜电阻阻值进行修正时，市电的工频干扰会串扰进系统的测量模块中。工频干扰使得在测量电阻阻值时会产生电阻的阻值测量值的偏差，以及在激光修正电阻阻值时会产生修正的偏差。因此，工频干扰影响电阻的精度测量以及电阻整体的SD(Standard Deviation，标准偏差)值。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够抑制工频干扰，从而提高电阻的测量精度的激光调阻的方法及装置、激光调阻系统。

一种激光调阻的方法，包括：获取与工频信号周期相同的定标信号；将根据工频信号得到的输入信号输入到所述待修正电阻中，在所述定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对所述待修正电阻进行信号采样以获取采集信号；根据所述采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值；将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻。

在其中一个实施例中，所述将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻的步骤包括，根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号进行消扰计算，并将消扰计算后的测量信号与所述系统目标修正值进行比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等。

在其中一个实施例中，所述将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻的步骤包括，根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述系统目标修正值进行消扰计算，并将消扰计算后的修正值与所述测量信号进行比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等。

在其中一个实施例中，所述获取与工频信号周期相同的定标信号的步骤是将工频信号进行过零检测以获取周期与所述工频信号相同的方波信号。

在其中一个实施例中，所述将根据工频信号得到的输入信号输入到所述待修正电阻中，在所述定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对所述待修正电阻进行信号采样以获取采集信号的步骤中，根据所述定标信号的上升沿触发对所述待修正电阻进行信号采样。

在其中一个实施例中，所述定标信号的频率小于所述预设时钟信号的频率。

在其中一个实施例中，每次采样获取的采集信号对应一个时间标签；所述根据所述采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值的步骤中，每个工频干扰幅值对应一个时间标签；所述将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号的步骤中，是以所述预设时钟信号的频率对所述测量信号进行采样，且采样得到的每个测量信号值对应一个时间标签；所述根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算的步骤，是根据时间标签对应进行计算。

一种激光调阻的装置，包括：第一获取设备，所述第一获取设备用于获取与工频信号周期相同的定标信号；第二获取设备，所述第二获取设备用于将根据工频信号得到的输入信号输入到所述待修正电阻中，在所述定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对所述待修正电阻进行信号采样以获取采集信号；第三获取设备，所述第三获取设备用于根据所述采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值；第四获取设备，所述第四获取设备将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号以对所述待修正电阻进行激光调阻。

在其中一个实施例中，所述第四获取设备包括比较器；所述比较器用于将所述工频干扰幅值对所述测量信号或所述系统目标修正值进行消扰计算后的结果，与所述系统目标修正值或所述测量信号进行比较，以通过激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻。

一种激光调阻系统，包括激光器；还包括上述任一实施例所述的激光调阻的装置；所述激光器与所述激光调阻的装置连接；所述激光调阻的装置输出激光控制信号给所述激光器，以控制所述激光器对待修正电阻的电阻修正。

上述激光调阻的方法，在进行激光调阻时，首先获取每个时刻下的工频干扰幅值，以根据每个时刻下的工频干扰幅值对待修正电阻输出的测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，从而获取激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻。因此，在对待修正电阻进行激光调阻时，能够抑制工频干扰，从而提高待修正电阻的电阻测量精度。

附图说明

图1为一实施例中的激光调阻的方法的流程图；

图2为一实施例中的工频信号、定标信号、待修正电阻的输入信号以及待修正电阻的正确输出信号的信号示意图；

图3为一实施例中的激光调阻的装置的结构框图；

图4为一实施例中的激光调阻的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示。一种激光调阻的方法，能够在对待修正电阻进行阻值修正时抑制工频信号的干扰。该激光调阻的方法包括：

S101，获取与工频信号周期相同的定标信号。

在本实施例中，将系统设备的工频信号经过过零检测模块，从而获得需要的定标信号。定标信号为周期与工频信号周期相同的方波信号。定标信号用于提供触发对待修正电阻两端电压信号进行采样的起始点。并且，触发采样采用的是定标信号的上升沿触发。如图2所示，工频信号如线203所示。工频信号经过过零检测模块后获得的定标信号如线205所示。

S103，将根据工频信号得到的输入信号输入到待修正电阻中，在定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对待修正电阻进行信号采样以获取采集信号。

在本实施例中，定标信号的频率小于预设时钟信号的频率。在定标信号的每个周期时间内，根据每个预设时钟信号的频率对待修正电阻进行一次信号采样。将输入信号(如图2的线201所示)输入到待修正电阻中，以预定的时钟频率对待修正电阻两端的电压信号进行信号样本采样。其中，此处的输入信号为根据工频信号得到的输入信号。在每一个预设时钟信号的周期对待修正电阻进行一次信号采样，并将采样得到的信号样本数据存入样本数组Sample_Data[Label]中。其中，Label为时间标签，也为寻址标签。可根据对应的时间标签，获取对应时刻下的采集信号。当触发开始时，寻址标签Label等于0。一次采样结束后，寻址标签Label自加1。然后再进行下一次的信号采样。以此类推，重复采样，直到下一次触发开始时结束对待修正电阻两端的电压信号采样。因此，当下一次触发发生时，已完成了对待修正电压两端电压信号的一个周期的样本采样。例如，若工频信号的频率为50Hz，预设时钟信号的频率为50KHz(采样频率为50KHz)，则一共采样了1000个样本数据，寻址标签Label等于999。其中，每次触发发生时，将寻址标签Label清零。为提高样本数据的可靠性，可进行多个周期的样本数据采样。

S105，根据采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值。

在本实施例中，将触发采样得到的每个信号样本数组Sample_Data[Label]，进行运算分析，以得到每一采样点的工频干扰幅值。并将工频干扰幅值依次存入数组Nosiy_Data[Label]中。其中，运算分析过程如下：

…………

…………

其中，Label(max)表示寻址标签Label的最大值。因此，每一个寻址标签，对应一个工频干扰幅值。当完成信号采样之后的触发过程中，不再对待修正电阻两端的电压进行样本采样，只做寻址标签Label以预定时钟信号的频率的计数。

S107，将输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据每个采样时刻下的工频干扰幅值对测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号以对待修正电阻进行激光调阻。

在本实施例中，根据工频干扰幅值、测量信号以及系统目标修正值，三个参考因子生成激光控制信号，以根据激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻。与传统的对待修正电阻两端的电压进行测量，并直接将测量信号与系统目标修正值进行比较以输出激光控制信号的方法相比，本方法在生成激光控制信号以控制激光调阻的过程中，加入了工频干扰幅值这个参考值，从而排除了工频信号对待修正电阻的影响，进而使得激光调阻后的电阻的阻值更加准确。

在本实施例中，采用将系统目标修正值与工频干扰幅值进行加法运算，以将运算结果作为新的目标修正值。进一步将新的目标修正值与测量的待修正电阻两端的受干扰的测量信号进行比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等。激光控制信号用于控制激光对待修正电阻的阻值修正。此处，获取的是同一时刻下的工频干扰幅值和对待修正电阻两端的受干扰的信号进行测量的测量信号，因此使得最终的比较结果更加准确。

在一实施例中，采用的是将同一时刻下的测量信号与同一时刻下的工频干扰幅值做差值运算，以获取在不受工频干扰的条件下的待修正电阻两端的正确的电压信号。再将该电压信号与系统目标修正值做比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等。激光控制信号用于控制激光对待修正电阻的阻值修正。也即是，每当采集待修正电阻的输出信号以进行激光调阻时，只需获取当前寻址标签Label的值Value，便能查表计算出准确的输出信号(如图2的线207所示)。也即，假设测量到待修正电阻两端受干扰的电压信号为V1，可查表得知该时刻工频干扰幅值V2，待修正电阻两端正确的输出电压为V3＝(V1-V2)。再将正确的输出电压V3与系统目标修正值进行比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等。

如图3所示，本发明还提供一种激光调阻的装置。一种激光调阻的装置包括第一获取设备301、第二获取设备303、第三获取设备305以及第四获取设备307。

第一获取设备301用于获取与工频信号周期相同的定标信号。在本实施例中，第一获取设备301用于将工频信号经过过零检测模块，从而获得需要的定标信号。定标信号为周期与工频信号周期相同的方波信号。定标信号用于提供触发对待修正电阻两端电压信号进行采样的起始点。并且，触发采样采用的是定标信号的上升沿触发。

第二获取设备303用于将根据工频信号得到的输入信号输入到待修正电阻中，在定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对待修正电阻进行信号采样以获取采集信号。在本实施例中，定标信号的频率小于预设时钟信号的频率。在定标信号的每个周期时间内，根据每个预设时钟信号的频率对待修正电阻进行一次信号采集。将输入信号输入到待修正电阻中，以预定的时钟频率对待修正电阻进行信号样本采样。其中，此处的输入信号为根据工频信号得到的输入信号。每一个时钟频率对待修正电阻进行一次输出信号采样，并将采样得到的信号样本数据存入样本数组Sample_Data[Label]中。其中，Label为时间标签，也称为寻址标签。可根据对应的时间标签，获取对应时刻下的采集信号。当触发开始时，寻址标签Label等于0。一次采样结束后，寻址标签Label自加1。然后再进行下一次的信号采样。以此类推，重复采集，直到下一次触发开始时结束对待修正电阻两端的电压采样。因此，当下一次触发发生时，已完成了对待修正电压两端电压的一个周期的样本采样。例如，若工频信号的频率为50Hz，预设时钟信号的频率为50KHz(采样频率为50KHz)，则一共采样了1000个样本数据，寻址标签Label等于999。其中，每次触发发生时，将寻址标签Label清零。为提高样本数据的可靠性，可进行多个周期的样本数据采样。

第三获取设备305用于根据采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值。在本实施例中，第三获取设备305将触发采样得到的信号采样的每个样本数组数据Sample_Data[Label]，进行运算分析，以得到每一采样点的工频干扰幅值。并将工频干扰幅值依次存入数组Nosiy_Data[Label]中。其中，运算分析过程如下：

…………

…………

其中，Label(max)表示寻址标签Label的最大值。因此，每一个寻址标签，对应一个工频干扰幅值。当完成信号采样样本数据采样之后的触发过程中，不再进行输入信号对待修正电阻两端的电压进行样本采样的样本采样，只做寻址标签Label以预定时钟信号的频率的计数。

第四获取设备307用于将输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据每个采样时刻下的工频干扰幅值对测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号以对待修正电阻进行激光调阻。在本实施例中，第四获取设备307根据工频干扰幅值、测量信号以及系统目标修正值，三个参考因子生成激光控制信号，以根据激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻。与传统的对待修正电阻两端的电压进行测量，并直接将测量信号与系统目标修正值进行比较以输出激光控制信号的方法相比，本方法在生成激光控制信号以控制激光调阻的过程中，加入了工频干扰幅值这个参考值，从而排除了工频信号对待修正电阻的影响，进而使得激光调阻后的电阻的阻值更加准确。

在本实施例中，第四获取设备307包括比较器。比较器用于将工频干扰幅值对测量信号或系统目标修正值进行消扰计算后的结果，与系统目标修正值或测量信号进行比较，以通过激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻。也即是，比较器用于将工频干扰幅值对测量信号进行消扰计算后的结果，与系统目标修正进行比较。在比较结果为不相等时，通过激光控制信号对待修正电阻进行阻值修正。直至比较结果为相等时，停止对待修正电阻的阻值修正。或者，比较器用于将工频干扰幅值对系统目标修正值进行消扰计算后的结果，与测量信号进行比较。在比较结果为不相等时，通过激光控制信号对待修正电阻进行阻值修正。直至比较结果为相等时，停止对待修正电阻的阻值修正。

图4为一实施例中的激光调阻的装置的结构示意图。如图4所示，该激光调阻的装置包括待修正电阻信号输出模块401、信号处理模块403，比较器405和目标修正值输出模块407。

待修正电阻信号输出模块401包括多列需要进行阻值修正的电阻。如图4所示，待修正电阻信号输出模块401中，采用传统的四线制测量方式对待修正电阻两端的电压进行测量，并将测量到的电压信号经过差分放大电路U5进行输出。信号处理模块403与待修正电阻信号输出模块401连接，以对待修正电阻信号输出模块401输出的电压信号进行处理。同时，信号处理模块403还用于对系统工频干扰信号进行处理。信号处理模块403根据工频干扰信号对待修正电阻信号输出模块401输出的电压信号进行采样，并将采样到的采集信号进行处理，以获取待修正电阻信号输出模块401中的干扰信号。信号处理模块403将干扰信号进行模数转换后输出工频干扰幅值。目标修正值输出模块407与信号处理模块403的输出端连接(图未示)，以接收工频干扰幅值。目标修正值输出模块407中设置有系统目标修正值。目标修正值输出模块407将工频干扰幅值与系统目标修正值进行加法运算，并将运算结果值进行数模转换，以获取并输出对应的模拟信号。比较器405的负极输入端与待修正电阻信号输出模块401的输出端连接。比较器405的正极输入端与目标修正值输出模块407的输出端连接。比较器405的输出端用于与激光器连接，以根据比较结果输出激光控制信号对激光器进行控制，从而对待修正电阻进行阻值修正。

如图4所示，待修正电阻信号输出模块401中包括需要修正电阻阻值的多列电阻。每列电阻(R1…Rn为一列)进行修正时，选取每一列的第一颗待修正电阻(例如R1)进行输入信号样本数据采集点。同时，信号处理模块403将系统设备的工频信号经过过零检测模块得到所需要的定标信号，定标信号为周期与工频信号周期相同的方波信号。定标信号用来提供触发对待修正电阻信号采样的起始点。其中，本系统触发信号采样采用上升沿触发。如图4所示，对每列第一颗待修正电阻给予恒定电流I。当触发开始时，信号处理模块403中寻址标签(Index)等于0，并将待修正电阻信号输出模块401输出的信号以50KHz的时钟频率进行样本数据采样，每一个时钟频率对待修正电阻信号输出模块401输出的信号进行一次信号采样，并将采样得到的数据存入样本数组Input_Sample_Data[Index]中，同时寻址标签(Index)自加1。重复此步骤，直到下一次触发开始时结束样本数据采样。因此，当下一次触发发生时，此前完成了对信号一个周期的样本采样。依次类推，对该列的第二颗电阻重复以上步骤。完成了此列待修正电阻信号的样本数据采样之后的触发过程，不再对待修正电阻的信号进行样本数据采样，只做寻址标签(Index)以50KHz时钟频率的计数，直到对此列电阻进行修正完成才停止。此后对每列待修正电阻进行阻值修正时，重复对第一列电阻阻值修正的方法。

信号处理模块403将从待修正电阻信号输出模块401中采集到的采集信号进行处理，以获取待修正电阻信号输出模块401中的干扰信号，并将干扰信号进行模数转换之后，输出对应的工频干扰幅值给目标修正值输出模块407。目标修正值输出模块407将工频干扰幅值与系统目标修正值进行加法运算，并将运算结果进行数模转换后，输出对应的模拟信号给比较器405中，与待修正电阻信号输出模块401输出的对应的待修正电阻两端的电压信号(测量信号)进行比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等时，通过激光控制信号停止对待修正电阻的电阻修正。也即是，根据比较结果控制激光对待修正电阻阻值的修正。需要强调的是，信号处理模块403输出的工频干扰幅值与待修正电阻信号输出模块401输出的对应的待修正电阻两端的电压信号为同一时刻的信号或幅值。

本发明还提供一种激光调阻系统。该激光调阻系统包括激光器和上述实施例所述的激光调阻的装置。激光器与激光调阻的装置连接。激光调阻的装置输出激光控制信号给激光器，以控制激光器对待修正电阻的电阻修正。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种激光调阻的方法，其特征在于，包括：

获取与工频信号周期相同的定标信号；

将根据工频信号得到的输入信号输入到待修正电阻中，在所述定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对所述待修正电阻进行信号采样以获取采集信号；

根据所述采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值；

将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，将消扰计算后的测量信号与所述系统目标修正值进行比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等，或者，将消扰计算后的修正值与所述测量信号进行比较，在比较结果为不相等时通过激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻，直至比较结果为相等，以获取激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与工频信号周期相同的定标信号的步骤是将工频信号进行过零检测以获取周期与所述工频信号相同的方波信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将根据工频信号得到的输入信号输入到所述待修正电阻中，在所述定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对所述待修正电阻进行信号采样以获取采集信号的步骤中，根据所述定标信号的上升沿触发对所述待修正电阻进行信号采样。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定标信号的频率小于所述预设时钟信号的频率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每次采样获取的采集信号对应一个时间标签；所述根据所述采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值的步骤中，每个工频干扰幅值对应一个时间标签；所述将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号的步骤中，是以所述预设时钟信号的频率对所述测量信号进行采样，且采样得到的每个测量信号值对应一个时间标签；所述根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算的步骤，是根据时间标签对应进行计算。

6.一种激光调阻的装置，其特征在于，包括：

第一获取设备，所述第一获取设备用于获取与工频信号周期相同的定标信号；

第二获取设备，所述第二获取设备用于将根据工频信号得到的输入信号输入到待修正电阻中，在所述定标信号的完整周期内以预设时钟信号的频率对所述待修正电阻进行信号采样以获取采集信号；

第三获取设备，所述第三获取设备用于根据所述采集信号获取每个采样时刻下的工频干扰幅值；

第四获取设备，所述第四获取设备将所述输入信号输入到待修正电阻中以测出测量信号，并根据所述每个采样时刻下的工频干扰幅值对所述测量信号和/或系统目标修正值进行消扰计算，以获取激光控制信号以对所述待修正电阻进行激光调阻。

7.根据权利要求6所述的激光调阻的装置，其特征在于，所述第四获取设备包括比较器；所述比较器用于将所述工频干扰幅值对所述测量信号或所述系统目标修正值进行消扰计算后的结果，与所述系统目标修正值或所述测量信号进行比较，以通过激光控制信号对所述待修正电阻进行激光调阻。

8.一种激光调阻系统，包括激光器；其特征在于，还包括权利要求6-7中任意一项所述的激光调阻的装置；所述激光器与所述激光调阻的装置连接；所述激光调阻的装置输出激光控制信号给所述激光器，以控制所述激光器对待修正电阻的电阻修正。