CN2849730Y - 小信号测量装置 - Google Patents

小信号测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN2849730Y
CN2849730Y CN 200520129754 CN200520129754U CN2849730Y CN 2849730 Y CN2849730 Y CN 2849730Y CN 200520129754 CN200520129754 CN 200520129754 CN 200520129754 U CN200520129754 U CN 200520129754U CN 2849730 Y CN2849730 Y CN 2849730Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
low
frequency
circuit
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200520129754
Other languages
English (en)
Inventor
宣越健
万晓伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Atmospheric Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Atmospheric Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Atmospheric Physics of CAS filed Critical Institute of Atmospheric Physics of CAS
Priority to CN 200520129754 priority Critical patent/CN2849730Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN2849730Y publication Critical patent/CN2849730Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

一种小信号测量装置。基准电压源通过分压分别获得高、低参考信号,并将被测信号叠加于低参考信号上,由单片机控制多路模拟开关在一个采样周期内分时输入高、低参考信号和叠加有低参考信号的被测信号,经信号放大器放大,再由电压/频率转换电路变换成频率并转变成TTL电平、RS-232串行格式的数字信号输出,最后由后续电平转换和计算机RS-232接口接收高、低参考信号及被测信号相对应的频率值FH、FL、FM,得出被测信号大小。本装置对0~10mV小直流信号的分辨率可达满量程的1/210,误差小于满量程的5‰。

Description

小信号测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种可对0~10mV小直流信号进行准确测量的小信号测量装置。
背景技术
常规的测量方法是首先用昂贵的仪表运算放大器将小信号放大到一定幅度,然后使用A/D转换器将其变换为数字信号,最后通过并行或串行的方式送入计算机中。由于仪表运算放大器和A/D转换器的使用使得测量成本相对提高,同时由于放大器的温度漂移等造成测量精度较低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可对0~10mV小直流信号进行准确测量的小信号测量装置。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是:一种小信号测量装置,包括分离出参考信号的分压电路、开关选择电路、模拟放大电路、电压/频率转换电路、开关选择控制电路和频率/数字转换电路。
首先将基准电压源通过分压电路分别获得高、低参考信号,并将被测信号叠加于低参考信号上,由单片机控制多路模拟开关在一个采样周期内分时输入高参考信号、低参考信号和叠加有低参考信号的被测信号,经信号放大器放大,再由电压/频率转换电路变换成频率并由单片微机转变成TTL电平、RS-232串行格式的数字信号输出,最后由后续电平转换和计算机RS-232接口接收高、低参考信号及被测信号相对应的频率值FH、FL、FM,得出被测信号大小。
由于采用了上述的技术方案,本实用新型具有的有益效果是:它可对0~10mV小直流信号进行准确测量,分辨率可达满量程的1/210,误差小于满量程的5‰;电路简单、价格低廉。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
参见附图,对本实用新型进行详细描述。
首先将基准电压源(D1)通过分压电路分别获得高、低参考信号,并将被测信号(INPUT)叠加于低参考信号上,由单片机(U4)控制多路模拟开关(U1)在一个采样周期内分时输入高参考信号、低参考信号和叠加有低参考信号的被测信号,经信号放大器(U2)放大,再由电压/频率转换电路(U3)变换成频率并由单片微机转变成TTL电平、RS-232串行格式的数字信号输出,最后由后续电平转换和计算机RS-232接口接收高、低参考信号及被测信号相对应的频率值FH、FL、FM,通过反算方程计算得出被测信号大小。
参考信号:采用LM385-1.2基准电压源通过分压分别获得高、低参考信号30mV和20mV左右(电路稳定后实测,以去除基准电压源输出偏差和分压电阻阻值偏差的影响)。LM385-1.2的温度漂移在0~40℃范围小于20ppm/℃(实测),故由此带来得参考信号的最大漂移仅为0.024mV。
开关选择电路:采用4051八选一模拟开关,由开关选择控制和频率/数字转换单片微机分时选通高参、低参被测信号输入到同一模拟放大电路中。
模拟放大电路:采用LM2904单电压双模拟运算放大器组成增益为100的低漂移信号放大电路,将由开关选择电路输出的各路信号顺序放大后进行电压/频率转换。
电压/频率转换:采用4046锁相环芯片组成V/F转换,使得在2~3V输入电压时频率输出为1800~3000Hz,差值为1200Hz,相当于10位A/D转换,其线性相关系数为0.99999。
开关选择控制和频率/数字转换:采用8位单片微机PIC16C54,由它控制开关选择电路在一个采样周期内对高、低参考信号和被测频率信号分时采样,同时将由电压/频率转换获得的频率值以TTL电平、RS-232串行格式输出。
反算方程:通过后续电平转换和计算机RS-232接口可以接收到高、低参考信号及被测信号对应的频率值。由已知的高、低参考信号值VH、VL和测得的频率值FH、FL用最小二乘法拟合一个线性方程,将同周期测得的被测信号对应的频率值FM带入方程中即可获得叠加在低参考信号上的被测输入信号的大小。将其减去低参考信号值VL即为被测信号VM。
VM=(VH-VL)(FM-FL)/(FH-FL)本实用新型的小信号测量装置将基准电压源通过分压分别获得高、低参考信号,并将被测信号叠加于低参考信号上,由单片机控制多路模拟开关在一个采样周期内分时输入高参考信号、低参考信号和叠加有低参考信号的被测信号,经信号放大器放大,再由压/频转换电路变换成频率并由单片微机转变成TTL电平、RS-232串行格式的数字信号输出,最后由反算方程计算得出被测信号大小。由于每个反算过程都使用与采集被测信号对应的频率值同一时间周期内采集的高、低参考信号对应的频率值拟合的动态线性方程,因而消除了电路中其它干扰的影响(如模拟放大电路的温漂等)。而由参考信号漂移和电压/频率转换非线性所引起的测量误差小于满量程的5‰。

Claims (6)

1.一种小信号测量装置,其特征在于:包括分离出参考信号的分压电路、开关选择电路、模拟放大电路、电压/频率转换电路、开关选择控制电路和频率/数字转换电路;分压电路将基准电压源分压而分别获得高、低参考信号,将被测信号叠加于低参考信号上;单片机的控制多路模拟开关在一个采样周期内分时输入高参考信号、低参考信号和叠加有低参考信号的被测信号,经信号放大器放大,再经电压/频率转换电路变换成频率,并由单片微机转变成TTL电平、RS-232串行格式的数字信号输出;由后续电平转换和计算机RS-232接口接收高、低参考信号及被测信号相对应的频率值FH、FL、FM。
2.根据权利要求1所述的小信号测量装置,其特征在于:采用LM385-1.2基准电压源通过分压分别获得的高、低参考信号为30mV和20mV。
3.根据权利要求1所述的小信号测量装置,其特征在于:开关选择电路采用4051八选一模拟开关,由开关选择控制电路和频率/数字转换单片微机分时选通高参、低参被测信号输入到同一模拟放大电路中。
4.根据权利要求1所述的小信号测量装置,其特征在于:模拟放大电路采用LM2904单电压双模拟运算放大器组成增益为100的低漂移信号放大电路,将由开关选择电路输出的各路信号顺序放大后进行电压/频率转换。
5.根据权利要求1所述的小信号测量装置,其特征在于:电压/频率转换采用4046锁相环芯片组成V/F转换,使得在2~3V输入电压时频率输出为1800~3000Hz,差值为1200Hz,相当于10位A/D转换,其线性相关系数为0.99999。
6.根据权利要求1所述的小信号测量装置,其特征在于:采用8位单片微机PIC16C54,由它控制开关选择电路在一个采样周期内对高、低参考信号和被测频率信号分时采样,同时将由电压/频率转换获得的频率值以TTL电平、RS-232串行格式输出。
CN 200520129754 2005-10-17 2005-10-17 小信号测量装置 Expired - Fee Related CN2849730Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200520129754 CN2849730Y (zh) 2005-10-17 2005-10-17 小信号测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200520129754 CN2849730Y (zh) 2005-10-17 2005-10-17 小信号测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN2849730Y true CN2849730Y (zh) 2006-12-20

Family

ID=37522215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200520129754 Expired - Fee Related CN2849730Y (zh) 2005-10-17 2005-10-17 小信号测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN2849730Y (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105262461A (zh) * 2015-11-24 2016-01-20 上海空间电源研究所 一种小信号叠加电路及叠加方法
CN108259794A (zh) * 2017-12-28 2018-07-06 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种ccd输出信号模拟源产生方法
CN112327243A (zh) * 2020-12-31 2021-02-05 中国电力科学研究院有限公司 一种电信号的自校准采集方法及系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105262461A (zh) * 2015-11-24 2016-01-20 上海空间电源研究所 一种小信号叠加电路及叠加方法
CN105262461B (zh) * 2015-11-24 2018-01-16 上海空间电源研究所 一种小信号叠加电路及叠加方法
CN108259794A (zh) * 2017-12-28 2018-07-06 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种ccd输出信号模拟源产生方法
CN112327243A (zh) * 2020-12-31 2021-02-05 中国电力科学研究院有限公司 一种电信号的自校准采集方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101907697B (zh) 电能表动态性能测试仪
CN102156223B (zh) 一种直流换流阀晶闸管级阻抗测试装置
CN102841260A (zh) 直流微电阻测量系统
CN2849730Y (zh) 小信号测量装置
CN204886925U (zh) 数模转换器全码测试模块和数模转换器全码测试系统
CN107655511A (zh) 一种磁性编码器校准装置及方法
CN201014997Y (zh) 基于虚拟仪器的励磁系统测试装置
CN101915869A (zh) 减小激励信号幅值波动引入测量误差的方法及实施装置
CN2580438Y (zh) 电导率测量仪
CN105842537A (zh) 基于集成鉴相鉴频器的相位差测量方法及电路
CN102253254A (zh) 一种多路正弦波相位标准信号的产生装置及方法
CN104076196A (zh) 一种高精度直流电流霍尔数字传感系统及电流测量方法
CN202421332U (zh) 高精度电参量分析仪
CN201429424Y (zh) 一种差动电阻式传感器检测电路
CN201436569U (zh) 超高精度压力计量校准仪
CN109782054A (zh) 一种基于量子电压的交流电压换向差分测量装置及方法
CN2674088Y (zh) 钻井液电阻率测量仪
CN205718833U (zh) 一种结构工程安全自动化监测系统
CN204044237U (zh) 一种高精度直流电流霍尔数字传感系统
CN101915864B (zh) 矢量示波装置
CN2828805Y (zh) 双道原子荧光光谱仪无道间干扰检测电路
CN202261036U (zh) 交交变频器实际值采样的零点漂移数字抑制装置
CN209102801U (zh) 一种简易数字控制多功能仪用表装置
CN2578816Y (zh) 蠕变变形测量与数据自动采集装置
CN202422126U (zh) 一种基于Labview和USB2.0接口数据采集器

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee