CN113659987B - 一种信号处理装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号处理装置及其方法，其用于向数模转换单元输出第一模拟信号所在的区间范围对应的第一数字信号；还用于向增益调整单元输出增益倍数；多个信号采集单元用于采集并输出第一模拟信号；数模转换单元用于将第一数字信号转换为第二模拟信号；差分信号调理单元用于对第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号，增益调整单元用于对差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号，模数转换单元用于将第三模拟信号转换为第二数字信号并输出至处理单元，以实现通过提升有效信号的范围内的非电信号转换电信号的增益，提升检测精度和分辨率。

Description

一种信号处理装置及其方法

技术领域

本发明实施例涉及半导体检测设备环境信号检测技术领域，尤其涉及一种信号处理装置及其方法。

背景技术

对于信号采集，当前普遍采用的检测方法是，将非电信号通过传感器、调理电路转换成电信号，再通过模数转换部件将其采集到处理器上。这样存在的问题是，转换时，将设备实际运行过程中不需要的非电信号也转换成了电信号，同时转换后的电信号会耦合一些来自外部的电气环境噪声以及器件自身的产生的噪声。为提升其采样精度，要么做一些信号处理，要么采用精度更好的模数转换部件，要么同时采用高精度的模数转换部件和信号处理。若噪声的幅值与转换信号的精度幅值相差不大，这种情况下，加大了后续信号处理的难度，也限制了信号采样精度的提升。

发明内容

本发明提供一种信号处理装置及其方法，以实现通过提升有效信号的范围内的非电信号转换电信号的增益，提升信噪比，从而提升检测精度和分辨率。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种信号处理装置，包括：信号采集单元、数模转换单元、差分信号调理单元，增益调整单元、处理单元和模数转换单元；

所述信号采集单元用于采集并输出第一模拟信号；所述处理单元用于根据所述第一模拟信号向所述数模转换单元输出所述第一模拟信号所在的区间范围对应的第一数字信号；所述处理单元用于根据所述第一模拟信号对应的目标精度向所述增益调整单元输出增益倍数；所述数模转换单元用于将所述区间范围对应的第一数字信号转换为第二模拟信号；所述差分信号调理单元用于对所述第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号，所述增益调整单元用于根据所述增益倍数对所述差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号，所述模数转换单元用于将所述第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至所述处理单元。

根据本发明的一个实施例，所述信号处理装置包括：多个信号采集单元和通道切换选择单元，其中，所述处理单元用于根据上位机指令通过所述通道切换单元选择其中一个所述信号采集单元与所述处理单元连接，其中，所述处理单元中预存有信号采集单元标号与通道切换单元的通道的对应关系，所述处理单元根据所述信号采集单元采集的第一模拟信号以及所述通道切换单元的通道选择对应的信号采集单元下的所述第一模拟信号所在区间范围对应的第一数字信号。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元用于根据所述第一模拟信号对应的目标精度以及所述模数转换单元预存的精度计算所述增益倍数。

根据本发明的一个实施例，所述差分模拟信号为所述第二模拟信号与所述第二模拟信号中的初始值的差值。

根据本发明的一个实施例，所述信号处理装置还包括：存储单元，所述存储单元与所述处理单元连接，用于存储所述第一模拟信号对应的目标精度、所述第一模拟信号所在的区间范围，以及与切换所述信号采集单元对应的通道表。

根据本发明的一个实施例，所述信号采集单元包括传感器和与所述传感器连接的信号调整单元，所述传感器用于采集信号，所述信号调整单元用于对所述传感器采集的信号进行调整形成第一模拟信号。

根据本发明的一个实施例，每个所述信号采集单元采集的信号范围、信号类型和目标精度中的至少一个不同。

为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种信号处理方法，基于如前所述的信号处理装置实现，包括以下步骤：

所述处理单元获取所述第一模拟信号；

所述处理单元根据所述第一模拟信号查表获取与所述第一模拟信号对应的区间范围和目标精度；

所述处理单元向所述数模转换单元输出所述区间范围对应的第一数字信号；

所述处理单元向所述增益调整单元输出所述目标精度对应的增益倍数；

所述数模转换单元将所述第一数字信号转换为第二模拟信号；

所述差分信号调理单元用于对所述第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号；

所述增益调整单元用于根据所述增益倍数对所述差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号；

所述模数转换单元用于将所述第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至所述处理单元。

根据本发明的一个实施例，所述信号处理装置包括多个信号采集单元和通道切换选择单元；

所述处理单元根据所述第一模拟信号查表获取与所述第一模拟信号对应的区间范围和目标精度包括：

所述处理单元获取所述通道切换选择单元对应的通道，并根据所述第一模拟信号以及所述通道切换选择单元对应的通道，选择对应的信号采集单元下的所述第一模拟信号对应的区间范围和目标精度。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元向所述增益调整单元输出所述目标精度对应的增益倍数之前包括：

所述处理单元根据所述第一模拟信号对应的目标精度以及所述模数转换单元预存的精度计算所述增益倍数。

根据本发明的一个实施例，所述差分模拟信号为所述第二模拟信号与所述第二模拟信号中的初始值的差值。

根据本发明实施例提出的信号处理装置及其方法，该装置包括：信号采集单元、数模转换单元、差分信号调理单元，增益调整单元、处理单元和模数转换单元；多个信号采集单元用于采集并输出第一模拟信号；处理单元用于根据第一模拟信号向数模转换单元输出第一模拟信号所在的区间范围对应的第一数字信号；处理单元用于根据第一模拟信号对应的目标精度向增益调整单元输出增益倍数；数模转换单元用于将区间范围对应的第一数字信号转换为第二模拟信号；差分信号调理单元用于对第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号，增益调整单元用于根据增益倍数对差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号，模数转换单元用于将第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至处理单元，以实现通过提升有效信号的范围内的非电信号转换电信号的增益，提升信噪比，并通过差分形式降低零点偏移的影响，从而提升检测精度和分辨率。

附图说明

图1是本发明实施例提出的信号处理装置的方框示意图；

图2是本发明一个实施例提出的信号处理装置的方框示意图；

图3是本发明实施例提出的信号处理方法的流程图；

图4是本发明一个实施例提出的信号处理方法的流程图；

图5是本发明实施例提出的信号处理方法的坐标形式表示。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提出的信号处理装置的方框示意图。如图1所示，该信号处理装置100包括：信号采集单元101、数模转换单元103、差分信号调理单元104，增益调整单元105、处理单元106和模数转换单元107；

信号采集单元101用于采集并输出第一模拟信号；处理单元106用于根据第一模拟信号向数模转换单元103输出第一模拟信号所在的区间范围对应的第一数字信号；处理单元106用于根据第一模拟信号对应的目标精度向增益调整单元105输出增益倍数；数模转换单元103用于将区间范围对应的第一数字信号转换为第二模拟信号；差分信号调理单元104用于对第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号，增益调整单元105用于根据增益倍数对差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号，模数转换单元107用于将第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至处理单元106。

可以理解的是，该信号处理装置100最终对实际需求的部分数据(区间范围)进行局部增益，即通过提升有效信号的范围内的非电信号转换电信号的增益，提升信噪比，并通过差分形式降低零点偏移的影响，从而提升检测精度和分辨率。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，信号处理装置100包括：多个信号采集单元和通道切换选择单元102，其中，处理单元106用于根据上位机指令通过通道切换单元102选择其中一个信号采集单元101与处理单元106连接，其中，处理单元106中预存有信号采集单元标号与通道切换单元102的通道的对应关系，处理单元106根据信号采集单元采集的第一模拟信号以及通道切换单元102的通道选择对应的信号采集单元101下的第一模拟信号所在区间范围对应的第一数字信号。

由于图1和图2两个实施例仅在前端的信号采集单元101的个数不同，信号处理原理基本相同，因此，下面从信号采集单元101具有多个来介绍本发明实施例提出的信号处理装置100。

需要说明的是，信号采集单元101可以为温度传感器、压力传感器、测距传感器等可以采集信号的传感器，本发明对此不作具体限定。以下以信号采集单元101为六个，且其中三个为温度传感器、另外三个为压力传感器为例对装置100进行介绍。在实际操作中，信号采集单元101的个数、采集信号的类型等均可以按照实际需求而定，本发明对此不作具体限定。

其中，六个信号采集单元101分别可以为第一信号采集单元，第二信号采集单元，第三信号采集单元，第四信号采集单元，第五信号采集单元和第六信号采集单元。第一信号采集单元至第三信号采集单元为温度传感器，第四信号采集单元至第六信号采集单元为压力传感器。每个信号采集单元101采集的信号范围、信号类型和目标精度中的至少一个不同。

举例来说，第一信号采集单元的采样区间可以为三个，分别为0-20℃，20-25℃，25-55℃，并且对应的目标精度依次为<0.1℃，<0.01℃，<0.5℃。第二信号采集单元的采样区间可以为两个，分别为0-20℃，20-55℃，并且对应的目标精度依次为<0.2℃，<0.5℃。依次类推，第三信号采集单元的采样区间可以为i个，并且具有与每个采样区间对应的目标精度。每个压力传感器的采样区间和对应的目标精度也提前划分好。可以理解的是，每个信号采集单元101的采样区间以及目标精度的划分是根据实际需求以及传感器本身的属性划分的。

以温度传感器来说，温度传感器本身的量程不同，进而可采集的采样区间并不相同，并且用户对每个采样区间的目标精度需求不同，从而可以对每个信号采集单元101的采样区间以及目标精度提前进行划分。

在对每个信号采集单元101的采样区间和目标精度划分之后，上位机可以接收用户根据自身需求输入的接入哪个信号采集单元101的指令，处理单元106根据上位机接收的指令，通过通道切换选择单元102选择需要接入的信号采集单元101进接入，并根据第一模拟信号和通道切换选择单元102的通道及信号采集单元的标号，选择该信号采集单元标号下的与第一模拟信号对应区间范围的第一数字信号。

举例来说，第一信号采集单元接入处理单元106，第一信号采集单元进行信号采集(环境温度采集例如为23℃)，输出第一模拟信号(例如为3.5V)，处理单元106根据第一模拟信号(3.5V)判断第一信号采集单元采集的温度为23℃，进而，处理单元106可以根据该数字信号(23℃)判断该信号落入第一信号采集单元的第一数字信号(20-25℃)区间内，从而处理单元106向数模转换单元103输出第一数字信号(20-25℃)区间范围，数模转换单元103对该区间范围的第一数字信号(20-25℃)进行数模转换为第二模拟信号(2-4V)。

差分信号调理单元104对第二模拟信号(2-4V)作差分计算形成差分模拟信号，其中，差分模拟信号为第二模拟信号(2-4V)与第二模拟信号(2-4V)中的初始值(2V)的差值。也就是说，差分模拟信号最终为(0-2V)。

处理单元106用于根据第一模拟信号对应的目标精度以及模数转换单元107预存的精度计算增益倍数。由于第一数字信号(20-25℃)区间范围对应的目标精度<0.01℃，进而，处理单元106可以根据该目标精度(0.01℃)以及模数转换单元107中预存的精度计算增益倍数。其中，模数转换单元107中预存的精度为第一信号采集单元满量程时(比如0-55℃)对应的模数转换单元107的精度。举例来说，模数转换单元107中分辨率范围为(0-330V)，即6V代表1℃，而现在目标精度要求为0.01℃，即需要6V代表0.01℃。也就是说，原先的温度变化1℃，模拟信号变化6V，而现在需要温度变化0.01℃，模拟信号就变化6V，那么需要对差分模拟信号最终为(0-2V)增益至少放大100倍，使得差分模拟信号增益为(0-200V)，形成第三模拟信号(0-200V)，模数转换单元107用于将第三模拟信号转换为第二数字信号(0-0.33℃)，并输出至处理单元106。

举另一个例子来说，第二信号采集单元接入处理单元106，第二信号采集单元进行信号采集(环境温度采集例如为23℃)，输出第一模拟信号(例如为3.5V)，处理单元106根据第一模拟信号(3.5V)判断第二信号采集单元采集的温度为23℃，进而，处理单元106可以根据该数字信号(23℃)判断该信号落入第二信号采集单元的第一数字信号(20-55℃)区间内，从而处理单元106向数模转换单元103输出第一数字信号(20-55℃)区间范围，数模转换单元103对该区间范围的第一数字信号(20-55℃)进行数模转换为第二模拟信号(2-5V)。

差分信号调理单元104对第二模拟信号(2-5V)作差分计算形成差分模拟信号，其中，差分模拟信号为第二模拟信号(2-5V)与第二模拟信号(2-5V)中的初始值(2V)的差值。也就是说，差分模拟信号最终为(0-3V)。

处理单元106用于根据第一模拟信号对应的目标精度以及模数转换单元107预存的精度计算增益倍数。由于第一数字信号(20-55℃)区间范围对应的目标精度<0.5℃，进而，处理单元106可以根据该目标精度(0.5℃)以及模数转换单元107中预存的精度计算增益倍数。其中，模数转换单元107中预存的精度为第二信号采集单元满量程时(比如0-55℃)对应的模数转换单元107的精度。举例来说，模数转换单元107中分辨率范围为(0-330V)，即6V代表1℃，而现在目标精度要求为0.5℃，即需要6V代表0.5℃。也就是说，原先的温度变化1℃，模拟信号变化6V，而现在需要温度变化0.5℃，模拟信号就变化6V，那么需要对差分模拟信号最终为(0-3V)增益至少放大2倍，使得差分模拟信号增益为(0-6V)，形成第三模拟信号(0-6V)，模数转换单元107用于将第三模拟信号(0-6V)转换为第二数字信号(0-0.5℃)，并输出至处理单元106。其中，图1和图2中的数模转换单元103左边向右的箭头代表初始值，模数转换单元107左边向右的箭头代表初始值。

基于此，对于模数转换单元107中预存的转换比例6V/1℃，经过处理之后的第一信号采集单元的转换比例6V/0.01℃，以及经过处理之后的第二信号采集单元的转换比例6V/0.5℃，如果温度为0.01℃时，预存的精度对应的电压值为0.06V，第一信号采集单元对应的电压值为6V，第二信号采集单元对应的电压值为0.12V，假设电噪声幅值为0.001V，那么电噪声幅值对预存的精度的影响为0.001V/0.06V＝1.6％，第一信号采集单元对应的电压值为0.001V/6V＝0.016％，第二信号采集单元对应的电压值为0.001V/0.12V＝0.83％，通过上述分析可知，在电噪声幅值占比均比未处理之前的占比下降。

可以理解的是，在选择哪个信号采集单元101与处理单元106连接之后，就进行第一模拟信号的获取，最终通过前述的方式，将第一模拟信号所在的区间局部放大，在无需提高模数转换单元107的精度的基础上，仍可以提升检测的分辨率和精度。

根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，信号处理装置100还包括：存储单元108，存储单元108与处理单元106连接，用于存储第一模拟信号对应的目标精度、第一模拟信号所在的区间范围，以及与切换信号采集单元101对应的通道表。

其中，对于采样区间的区间范围以及目标精度是根据实际需求所决定的，可以提前划分好存入到存储单元108中，切换信号采集单元101对应的通道表，可以提前给每个信号采集单元101进行标号，从而建立通道表。用户使用时，可以根据通道表输入想要使用的信号采集单元的标号，使得该信号采集单元101通过通道切换选择单元102接入处理单元106。

根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，信号采集单元101包括传感器109和与传感器109连接的信号调整单元110，传感器109用于采集信号，信号调整单元110用于对传感器109采集的信号进行调整形成第一模拟信号。

图3是本发明实施例提出的信号处理方法的流程图。该方法基于如前的信号处理装置实现，如图3所示，包括以下步骤：

S101，处理单元获取第一模拟信号；

在处理单元获取第一模拟信号之前还包括：

S100，接收上位机指令，通过通道切换选择单元选择其中一个信号采集单元与处理单元连接。

S102，处理单元根据第一模拟信号查表获取与第一模拟信号对应的区间范围和目标精度；

其中，在另一个实施例中，如图4所示，信号处理装置包括多个信号采集单元和通道切换选择单元；

S102处理单元根据第一模拟信号查表获取与第一模拟信号对应的区间范围和目标精度包括：

S1021，处理单元获取通道切换选择单元对应的通道，并根据第一模拟信号以及通道切换选择单元对应的通道，选择对应的信号采集单元下的第一模拟信号对应的区间范围和目标精度。

S103，处理单元向数模转换单元输出区间范围对应的第一数字信号；

S104，处理单元向增益调整单元输出目标精度对应的增益倍数；

其中，处理单元向增益调整单元输出目标精度对应的增益倍数之前包括：

S1041，处理单元根据第一模拟信号对应的目标精度以及模数转换单元预存的精度计算增益倍数。

其中，首先要获取模数转换单元的模拟量的满量程范围，比如0-330V，接着需要获取其中一个信号采集单元的满量程范围，比如0-55℃，则可以获取模拟量转数字量的转换比例，330V/55℃＝6V/℃，然后获取目标精度，比如是0.01℃，那么转换比例就变为6V/0.01℃，那么对于需要转换的模拟量需要放大100倍，比如目标精度是0.5℃，那么转换比例就变为6V/0.5℃，那么对于需要转换的模拟量需要放大2倍，从而计算出了增益倍数。在差分处理采样区间之后，进行增益放大，接着进行模数转换，实现了对采样区间的局部放大。

S105，数模转换单元将第一数字信号转换为第二模拟信号；

S106，差分信号调理单元用于对第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号；其中，差分模拟信号为第二模拟信号与第二模拟信号中的初始值的差值。

S107，增益调整单元用于根据增益倍数对差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号；

S108，模数转换单元用于将第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至处理单元。

上述方法实施例对应信号处理装置，该实施例内容在信号处理装置部分已经详述，此处不再赘述。下面具体来介绍本发明实施例提出的信号处理方法的实施步骤。

步骤1，参数配置。参数格式如表1，场景，信号类别，信号，采样区间，目标精度。按照这种格式要求，将配置参数数据下载至处理单元。

需要说明的是，表1中温度信号1对应的是第一信号采集单元，温度信号2对应的是第二信号采集单元，温度信号x对应的是第三信号采集单元，压力信号1对应的是第四信号采集单元，压力信号2对应的是第五信号采集单元，压力信号y对应的是第六信号采集单元，其中，信号采集单元的标号与信号的序号相对应，形成通道表。场景1是指半导体检测设备检测的环境的场景，比如风力变化较大和风力变化较小的环境，或者温度变化较大和温度变化较小的环境，或者高温和低温环境等。在不同的场景下，用户对信号采集单元的使用需求不同。

表1参数配置表

步骤2，选择信号采集单元。处理单元依据下发的配置参数，配置信号采集通道。处理单元通过通道切换选择单元切换选择相应的信号采集单元，如，需要采集温度信号1信号时，通过通道切换选择单元切换到1通道，切换至第一信号采集单元。

步骤3，根据场景，信号类别，信号，采样区间，目标精度等配置参数，计算模数转换单元的比例系数，再依据比例系数调整数模转换的电压输出幅值。将计算后的参数保存至存储单元内。

可以理解的是，计算模数转换单元的比例系数主要是依据模数转换单元本身对于信号采集单元满量程时的比例系数以及目标精度来计算，另外，还可以根据获取的比例系数计算增益调整单元的增益倍数，并存储在存储单元内。存储表格如表2所示。详细计算过程在装置部分已经详述，此处不再赘述。

表2场景、信号类别、信号以及数模转换单元和增益调整单元关系表

可以理解的是，表2中数模转换单元的数据，增益调整单元的数据均以表3中存储单元的存储空间进行分配。

表3存储单元的存储空间分配含义表

需要说明的是，该存储单元的空间地址为16bit。

步骤4，信号采集过程。根据相应的地址，读取相应的数据，并将相应的数模转换单元的数据置入数模转换单元，增益调整单元的数据置入增益调整单元。

例如，当对应用场景1，信号类别为温度，温度信号1进行采样时，若温度采样到0–20之间，则分别读取地址16B001 0001 00000001 0，16B001 000100000001 1保存的T1V1，T1G1数据，并置于相应的数模转换单元和增益调整单元。若温度采样到20～25℃之间，则分别读取地址16B001 0001 00000010 0，16B001 0001 00000010 1保存的T1V2，T1G2数据，并置于相应的数模转换单元和增益调整单元。若温度采样到25～55℃之间，则分别读取地址16B001 000100000011 0，16B001 0001 00000011 1保存的T1V3，T1G3数据，并置于相应的数模转换单元和增益调整单元。若温度采样还是在0～20℃之间，则相应的数模转换单元和增益调整单元还是按照之前的配置数据进行输出。

接下来进行数据采集，完成之后。切换采样通道，按照同样方法进行下一个信号的采样。

需要说明的是，在已知模数转换单元的转换比例和增益调整单元的增益倍数之后，可以通过其中一个信号采集单元采集的信号来进行测试，测试流程与图3或图4所示的流程图一致。如果测试结果与目标精度一致，那么存储数模转换单元的采样区间和增益调整单元的增益。如果不一致，则再重新测试并重新计算检查计算。

图5是本发明实施例提出的信号处理方法的坐标形式表示。如图5所示，首先，图5中的横坐标代表数字量，纵坐标代表模拟量，O代表原点，由于差分的原因，原点O是可以在Omin至Omax之间移动的。Oact代表当前原点。Gmin和Gmax代表增益后的斜率范围，Gact代表当前增益后的斜率。Vref(ADC)为模数转换单元的基准电压。Sv代表的是采样区间放大之后的数字量范围，Sd代表的是模数转换单元的基准电压以及原点Oact之间的模拟量对应的数字量范围。Sm代表的是模数转换单元的基准电压以及原点O之间的模拟量对应的数字量范围。V1d代表的是在V1OS1坐标系中，Sd范围内的数字量对应的模拟量，V1v代表的是在V1OS1坐标系中，Sv范围内的数字量对应的模拟量。V2d代表的是在V2OactS2坐标系中，Sd范围内的数字量对应的模拟量，V2v代表的是在V2OactS2坐标系中，Sv范围内的数字量对应的模拟量。

可以理解的是，数模转换单元转换的模拟量范围，经过差分信号调理单元以及增益调整单元之后，单位模拟量对应的数字量范围变窄，举例来说，调整之前，1V的模拟量对应1℃的数字量，调整之后，1V的模拟量对应0.5℃的数字量，调整前后，信号放大了2倍，进而，无需提高模数转换单元的精度，即可提升检测结果的精度和分辨率。

其他信号采集单元的比如压力传感器等的局部信号放大可参照温度传感器实行，此处不再赘述。

综上所述，根据本发明实施例提出的信号处理装置及其方法，该装置包括：信号采集单元、数模转换单元、差分信号调理单元，增益调整单元、处理单元和模数转换单元；信号采集单元用于采集并输出第一模拟信号；处理单元用于根据第一模拟信号向数模转换单元输出第一模拟信号所在的区间范围对应的第一数字信号；处理单元用于根据第一模拟信号对应的目标精度向增益调整单元输出增益倍数；数模转换单元用于将区间范围对应的第一数字信号转换为第二模拟信号；差分信号调理单元用于对第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号，增益调整单元用于根据增益倍数对差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号，模数转换单元用于将第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至处理单元，以实现通过提升有效信号的范围内的非电信号转换电信号的增益，提升信噪比，并通过差分形式降低零点偏移的影响，从而提升检测精度和分辨率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括：信号采集单元、数模转换单元、差分信号调理单元，增益调整单元、处理单元和模数转换单元；

所述信号采集单元用于采集并输出第一模拟信号；所述处理单元用于根据所述第一模拟信号向所述数模转换单元输出所述第一模拟信号所在的区间范围对应的第一数字信号；所述处理单元用于根据所述第一模拟信号对应的目标精度向所述增益调整单元输出增益倍数；所述数模转换单元用于将所述区间范围对应的第一数字信号转换为第二模拟信号；所述差分信号调理单元用于对所述第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号，所述增益调整单元用于根据所述增益倍数对所述差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号，所述模数转换单元用于将所述第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至所述处理单元；

所述处理单元用于根据所述第一模拟信号对应的目标精度以及所述模数转换单元预存的精度计算所述增益倍数；

还包括：多个信号采集单元和通道切换选择单元，其中，所述处理单元用于根据上位机指令通过所述通道切换选择单元选择其中一个所述信号采集单元与所述处理单元连接，其中，所述处理单元中预存有信号采集单元标号与通道切换选择单元的通道的对应关系，所述处理单元根据所述信号采集单元采集的第一模拟信号以及所述通道切换选择单元的通道选择对应的信号采集单元下的所述第一模拟信号所在区间范围对应的第一数字信号。

2.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述差分模拟信号为所述第二模拟信号与所述第二模拟信号中的初始值的差值。

3.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，还包括：存储单元，所述存储单元与所述处理单元连接，用于存储所述第一模拟信号对应的目标精度、所述第一模拟信号所在的区间范围，以及与切换所述信号采集单元对应的通道表。

4.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号采集单元包括传感器和与所述传感器连接的信号调整单元，所述传感器用于采集信号，所述信号调整单元用于对所述传感器采集的信号进行调整形成第一模拟信号。

5.根据权利要求1所述的信号处理装置，其特征在于，每个所述信号采集单元采集的信号范围、信号类型和目标精度中的至少一个不同。

6.一种信号处理方法，其特征在于，基于如权利要求1所述的信号处理装置实现，包括以下步骤：

所述处理单元获取所述第一模拟信号；

所述处理单元根据所述第一模拟信号查表获取与所述第一模拟信号对应的区间范围和目标精度；

所述处理单元向所述数模转换单元输出所述区间范围对应的第一数字信号；

所述处理单元向所述增益调整单元输出所述目标精度对应的增益倍数；

所述数模转换单元将所述第一数字信号转换为第二模拟信号；

所述差分信号调理单元用于对所述第二模拟信号作差分计算形成差分模拟信号；

所述增益调整单元用于根据所述增益倍数对所述差分模拟信号进行增益调幅形成第三模拟信号；

所述模数转换单元用于将所述第三模拟信号转换为第二数字信号，并输出至所述处理单元；

所述处理单元向所述增益调整单元输出所述目标精度对应的增益倍数之前包括：

所述处理单元根据所述第一模拟信号对应的目标精度以及所述模数转换单元预存的精度计算所述增益倍数；

所述信号处理装置包括多个信号采集单元和通道切换选择单元；

所述处理单元根据所述第一模拟信号查表获取与所述第一模拟信号对应的区间范围和目标精度包括：

所述处理单元获取所述通道切换选择单元对应的通道，并根据所述第一模拟信号以及所述通道切换选择单元对应的通道，选择对应的信号采集单元下的所述第一模拟信号对应的区间范围和目标精度。

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