TW313628B - - Google Patents

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經濟部中央梂準局貝工消費合作社印袋 313628 A7 B7 五、發明説明（1) 本發明係大致有鼷於適醮性數位濂波器，且特別是有 m 醑於一種霄子儀器改良拥量精確度用之適應性數位濾波器/ 現存有測童電子倍諕之各種電子儀器彡在一典型的電 子儀器中，，該信甓被稱合於類比的「前端J或输入電路，， 其可包含放大器、^衰滅器、，濾波器、，電壓保護設施與其他 電路，用於在一類比至數位轉換器（ADC)前之_入信號作 業。*一健普遍可用之電子儀器的倒子為數位多悬程測量儀 表，.其澜量d.c.(直流）與a.c.(交滾）電壓wd.c.鬣阻、t Μ 及a.c.輿d.c.電流？該前皭電路箱被用於就這些測董棋態 來構建該數位多董程測量儀表及用於提供一種Μ可被該ADC m路測量為形式之修正倍號ί 該前端《路一般係被用於鬣壓位準移動/例如將低m 壓位準放大至ADC測量能接受之位準Μ及將高電壓位準 衰減為ADC測量能接受之位準。，該前端電路亦可被用於提 供保護該電子儀器免於偶發地合至可能造成毁損之高m 壓位準，μ將該倍號過濾去除在所需測量範圍外可能有寄 地影響精確度之不想要的頻率成份％或者用於在各種放大 器、•衮減器與數位間切換倍號，，Μ構建各種測*棋態用之 電子儀器,。 拥量精確度常為電子儀器之一重要的參數《。電子儀器 在特定頻率範國上拥量a.c.信號時.典型地須維持特定的精 確度水準t理想上i m子儀器内之前嬙m路舆adc在該恃 定的頻率範園内對任何倍號均平等地回應然而，真實的 4 * 前端霣路舆ADC並不具有理想的頻率回應，.因而須有頻率 本紙張尺度逡用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） _ 4 - (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^----裝-------—訂-1---^ 線! nn nn vul tflam 經濟部中央揉準局員工消費合作社印裝 313628 五、發明説明（2 ) 補償Μ獲得可接受的精確度/ 習知的電子儀器已應用數種方法Μ在選擇的頻率範圍 上維持測量精確度*。類比補儻技術涉及生產差異實質上小 於設計容差水準之設計上的「過度燏正」_或須手動地調整 電路參數以使前端霄路之頻率回臁形狀符合所需的頻率回 應與精確度丨當這棰類bh補儂技術有效時《，其實施需有額 外的元件成本舆製造時間t;因而對該產品之壽年上增加產 品之製造成本輿雒修及校正成本^ 在允許簡化前端電路之霜子儀器內獲取所霈精確度水 準的另一種方法，，為在一頻率範園上使用一已知振幅之校 正信號並將測量結果記錄在一檢核表上來测量該前端镲路 « 之頻率回應，。在此方式下丨信轚之澜量结果可針對檢核表 之值加Μ檷準化獲取具有加強精確度之檫準化測量，此 技術只要在正被澜量之倍號的頻率為已知使得檢核表內之 正確值可被選擇Μ使測*檷準化時便爲有效的， 因此\其便欲於在所霈的澜量頻率範圍上/ Η不須調 整其頻率回應之簡化前端霄路未獲取改良的潮量精確度,。 其將更進一步欲於提供一種不須知道在所需拥量頻率範園 内將被測董之輪入信號頻率的頻率補償方法： . · 依據本發明，種適應性數位濾波器、被提供以《取在 一電子儀器中之改良的測量精確度L在該m子儀器内之一 前靖霣路就耩合輪入倍號至一 ADC用Μ測置提供所襦之所 有衰減 >放大、，濾波、，保護與切換功能1該ADC產生Μ數 位資料為形式之測量值其然後可被儲存舆數學地操縱， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210'〆297公麓） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ----------Μ--—裝------：。-訂 Μ Τ 5 313628 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 該ADC具有之取樣率必須至少為所需頻率範園的最高頻率 之兩倍丨Μ允許適當的時間分析來計算該適應性數位濾波 器的數位濾波器值^較高的取樣率提供較大的翰入信號時 間分析與該测量倍號依比例較大的精確度彳其原因在於一 適應性數位濂波器之頻率樓準化爲較精確,。 在一校正階段之際β —锢具有已知霣®舆頻率特擞的 校正信號來源在該前端《路之樓準化將被實施時被提供 該檁準化倍號被拥量且數位濾波器值被最佳化/ Μ去除該 前端電路之頻率回應效應。，在一測量階段之際，，將被測董 之翰入倍號被耩合至該前靖霄路之蠄入丨且一 ADC所產生 之測量值流被該適應性數位濾波器使用時間域褶稹被蓮箄, ，以獲取檩準化测量值之流;。 該等數位濂波器值係利用將檷準化倍號來源耩合至該 前端電路之輪入、.測量該樓準化信號來源Μ獲取一組回應 該標準化倍號之檷準化测量值ίΚ及將該組檫準化拥量值 針對一组理想的檷準化測量值加Μ比較Μ獲取一誤差值/ 而被計算f 使用包括了有限脈衝回應（FIR)的數橱測量數位濾波 器技術之一，，則該等測量值被該適應性數位濾波器使用褶 積處理運算i以去除該前端電路之頻率失真效應。.與此褶 積處理等值之頻率域將把該等拥童值乘Μ該前端電路頻率 回醮之倒數以使其效應檁準化。4由於由該時間域轉換成頻 率域Μ便檷準化及然後回復到時間域實在是後雜地離譜且 需密集的運黧丨其欲於實施在時間域内之测董值上作業的 本紙張尺度適用中國國家樣半（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------Tfr *- il- 線. -6 - A7 B7 313628 五、發明説明（4 ) 數位濾波器。、 在使用宿積下，該適應性數位濾波器可完全在時間域 內資施等值的檁準化丨資施褶積所需的適應性數位濾波器 值被計算、，以使估計信蘩舆依據適朦性法則之所需信號間 的差異減到最小？就FIR濾波器而言i該等數位濾波器值 可依據習知的適臁性法則被計算並被應用至FIR濾波器，。 在較佳實施例中，.最小均方（LMS)適臁性法則因其簡單及 易於應用而被選用f在該技δ中習知的其他適應性法則可 備於替代。一旦計算後i該等數位濾波器值便被該適應性 數位濾波器使用Μ在該等瀰量值上當其在澜量值之滾被收 集逹到已知之抽樣率時蓮算4。然後測董值之流在該適應性 數位濾波器內與其本身依據該等數位濂波器值被褶積Μ 形成已檁準化的测董值之流，，其所具有之該前端霄路的頻 率失真效率已減到最少/ 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 該等測量值被提供給適應性數位濾波器』其數學式地 在每一該等測景值上作業，，以使用一組數位濾波器值來去 除前端《路之頻率回應效應。由於該等測量值係依據由該 等校正潮量值被計算之適醮性數位濾波器內的數位濾波器 值被浬算i在所需頻率範圍内的輪入倍號之頻率不須被決 定丨該適應性數位濂波器在達到已知抽樣率的測最值上作 業丨由於該前端《路的鑕率回應補求因添加補償變異的適 應性數位濾波器而已被簡化1所以具有較少元件之較簡單 前端電路可被親用〜手動調整該前端電路頻率回應之處理 過程因該適應性數位濾波器可處置任何待殊前端電路之變 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） 7 經 央 樣 準 局 Ά X. 消‘ 費 合 作 社 印 % 五、發明説明（5) A7 B7 異而被消除， ψ 本發明之一目榡為要提供一種使用適應性數位濾波器 Μ獲取電子儀器改良測Μ精確度之方法。 本發明之另一目檷為要提供一種使用適《性數位濾波 器在時間域内蓮算，4 Μ去除該前靖電路之頻率回應效應^ 來獲取電子儀器改良澜董精確度之方法。 .嘩 本發明之另一目檷為要提供一種使用適應性數位濾波 器Μ去除該前端電路之頻率回應效應\而獲取不須諷整電 子儀器内其頻率回應的簡化前端電路之方法 本發明之添加目檷為要提供一種使用一 FIR濾波器在 時間域内蓮算Μ去除該前端霄路之頻率回應效應，.而獲取 不須調整電子儀器内其頻率回應的簡化前靖電路之方法.。 其他的特色：達成輿益處將由熟習該技藝者在配合附 画讀取下列描述而變得明白。 第1圏為依據習知技《之蓮用具有頻率補償的前端霣 路之電子儀器的簡化方塊圔J 第2A-C圖為圖示理想的相對於實際的頻率回醱、..t調整 後頻率回臁、、Μ及依據習知技S之前端霉路的測量後頻率 檢核表頻率j 第3画為使用依據本發明之適醮性數位濾波器的具有 頻率補償的前靖電路之電子儀器的簡化方塊圖,； 第4匾為到達抽樣率之獮量值#被該適應性數位瀘波 器在其上作業Μ獲取第3圈之電子儀器的棲準化測董值之 時間圏（未依實際比例）ι; (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Τ 裝-----"Τ"訂 1 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） 8

經濟部中央揉準局貝工消費合作社印I 313628 五、發明説明（6) 第5園為一有限脈衝回應（FIR)濾波器被用作爲依據 本發明在第3圖中的電子儀器內之適應性數位濾波器的簡 化方塊圖；tM及 第6圖為使用依據本發明之第5画的適*性數位濾波 器Μ獲取改良測量精確度的處理遇程的流程圏 在第1團中，、其顯示依據習知技藝之一電子儀器10的 簡化方塊圖％電子儀器10可包含任何各式的霣子測試與 拥I童儀器，》其基本功能為澜量典型在低於一百萬赫茲之頻 率範圍内的各種頻率之霣氣信號=數位多董程測量儀表^ 資料擷取設備與數位倍號分析儀為逭類儀器之例？输入信 號為任何各種電氣信號，，包括電壓舆霄流位準Μ及各種 慼知器之ϋ出信號f。 一對测試導線12將輸入信號耩合至霜子儀器10。一前 端霄路14被_合至測試導線12M接收翰入信號並將之轉換 成測董可接受的位準。如是所應用之前端電路14可例如將 * 低霣壓位準信號放大至ADC澜量能接受的位準丨並將高電 麽位準信號衰減至ADC測量能接受的位準丨前端電路14亦 就m子儀器ίο提供保護，，μ免意外地耦合至可能造成毀損 之高位準1壓、，過濾綸入信號Μ去除可能不利地影礬測量 精確度之在測量範圍外的不想要之頻率成份、，或者就各種 測量棋態在構成電子儀器10之各式放大器、，衰減器間切換 該_人倍號.。 一類比數位轉換器（ADC) 16被耩合至前端電路14Μ接 收該輸入倍號並將之轉換成數位資料形式的測置值溁，。一 t * 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事養再填寫本頁) 裝· 9 A7 B7 响 Λ ίΛψΜ 經

央 標 準 局 貝 X. 消 費 合 作 社 印 % 五、發明説明（7 ) 撤處理器18被耩合至ADC16M接收該等測量值而進一步在 數位記憶《中處理舆儲存丨一顯示器20被賴合至該徹處理 器18 % Μ就蓮用電子儀器10之適合的數值或圈形格式在視 覺上顯示該等拥量值t。 ，在執行將鎗入倍轚遇濾、，切換、_放大與衮滅之多重工 作時，《由於前端電路14在對輪入倍號所需之_入範園上有 1其-y·«之變化而會導致輸入倍號測量之不欲有的頻率 失真s頻率失真之數量最終會影馨罨子儀器ίο對翰入信铖 之测量精確度％因而須被修正並減到最小‘ 電子儀器ίο具有二俪絕然不同的作業階段丨包括校正 階段與測量階段2在校正階段之際，.電鼷校正佶號來源22 (不論為霄子儀器10之内部或外部者）提供各種頻率之已 知振幅的校正信號至前靖霣路14之_入，其被取代輪入信 號之地位。， 第2A-C圖為團示理想的相對於實際的頻率i應、調整 後頻率回應、K及依據習知技S之前端電路的測量後頻率 檢核表頻率； 參照第2A圖 '其顯示振輻對頻率之圖，.圏中全部各點 即為習知頻率回應特徽，。其所顯示者為二頻率特擞i包括 一理想的頻率回應50g —實際的頻率回應52每一頻率回 應特戡係Μ供應對所需頻率範園下之已知振幅的校正倍號 至前端電路14之輪入；計算在一頻率範圍上拥量振幅對校 正信號實際振幅之比值、ΤΜΙ在圏上就振幅對頻率之函數 點出比值結果而做成理想頻率回應50就該等測置值係由 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'乂297公釐） -Ο) - 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 -B7 五、發明説明（8 ) ADC16在舆校正倍號實際拫幅於擴大至截止頻率（fc)之所 論及的頻率範圍上實質相同的論及頻率範圍上所被送回而 言 '其為所欲有的。v因而丨就頻率範園由0赫玆至fc赫玆 內的輪入信號而言乂具有理想頻率回應50之前端電路14實 質上不會導致失真4。 ，實際的頻率回應52被顯示於第2A圖，，作潙前端電路14 中更典型會遭遇的頻率回應之例。實際頻率回應52之形狀 被出現於前端電路14信號路徑中任何反應元件之物理現象 所左右。如所顯示者，實際頻率回應52在其通帶具有「波 ► ψ 纹」及實質低於截止頻率fc之脔頻率向上轉移。由於實際 頻率回應52與理想頻率回應50有所差異，電子儀器10M實 ψ 際頻率回應52產生之测量值將包含随著W入信號之頻率成 ♦ 份改變的不精確度> 第2B圖為圖示依據習知技®調整前端電路14 (顯示於 第1圖中）Μ獲取改良测量精確度之方法f實際頻率回應 52於例如在霄子儀器10的校正階段之際可易於測量/且以 + 耩合校正倍號來源22至前端霄路14之_入取代_入倍號爲 特擞。，補儂元件可被設計至該包括有霄阻器、4電容器舆感 應器之前端霣路14内，，而Μ其值被選擇成可被使得實際頻 率回朧52更近似於理想頻率回應50 ?其調整處理可Μ是完 全手動的/ Μ —運箄員來監澜實際鑕率回醵52而又同時手 動地調整補償元件4獲取調整後之頻率回應i該調整處理 \ * ' 也可以是自動的Μ速成相同的結果。5在各種慵形中/調整 必須就毎一徧別的儀器實施，#形成較商製造成本及提高複 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項#'填寫本頁)

-11 - Α7 Β7 313628 五、發明説明（9 ) 雜性。*第2B圖顯示實際頻率回應52Λ在一調整後之頻率回 應54上，其已利用將波紋弄平及提高向上轉移頻率而被調 龜 整成更近似理想頻率回應50 第2C匾覼示利用测量實際頻率回應52與將測童值儲存 於一檢核表56M獲取改良測董精確度之方法5現在該檢核 表56可被參用；Μ將一 _入倍號之測量值檷準化並去除前 端電路14之頻率失真效應。，此技術只要該_入信號具有該 霄子儀器之已知的所需頻率範匾内之頻率成份時便為有效 的。每一頻率成份可針對在檢核表内的對醱值被檷準化； 以去除實際頻率回應52之效應i此檢核表技術只要該輪入 信號具有該霄子儀器之已知旦為數不多的所需頻率範圍內 (例如為正弦波之情形）之頻率成份時便為有效的， f 經濟部中央標準局貝工消費合作社印策 第3_爲使用依據本發明之適應性數位濾波器蓮用獲 取改良測量精確度之方法的電子儀器110之簡化方塊圖。 一對测試導線112可被耦合至輸入信號丨一前端電路114被 耦合至測試導線112以接收該輸入信號並將該輸入信號 轉換成測量可接受的位準丨，如此所應用之前端電路Π4可 與習知技蓊之前端«路114相同方式般地放大低電壓位準 倍號、，褒減髙電®位準倍號、4爲電子儀器110提供保護< 遇濾該輪入倍號或切換該鑰入倍號丨然而，實際頻率回應 觯 省 52與理想頻率回應50非常近似之須；在前端電路114中將 如在下面更詳細解釋般地已大大地消除了> 一過度取樣類比數位轉換器116被耦合至前皭霣路114 Μ接收該輪入信諕並Μ —抽樣率將之轉換為澜量值滾，。再 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -12 - 五、發明説明（10 A7 B7 經濟部中央標準局員κ消费合作社印製 生正被抽樣之一信號所需的最小抽樣率一般係為Nyqui St 率，其為該翰入倍號最大頻率成份的兩倍，該過度取樣ADC ♦ ♦ 116被選擇成實質高於Nyquist率之抽樣率。，過度取樣ADC 116之最小抽樣率被速成頻率補僂之適當精確度所須的時 間分析所左右。，一適應性數位濾波器117被絹合至該過度 取樣ADC 116M接收該等測董值。 « 轚子儀器110具有二個絕然不同的作業階段，，包括校 正階段與测量階段。在校正階段之際，校正倍號來源122 看 I 被耦合至前端電路114之鑰入取代输入信號之地位卩校正 、 倍號來源122提供具有已知频率與搌幅特擻之校正倍號 校正信號可具有如方形波之簡單波形丨其在其基本頻率之 奇數諧波具有顯著的諧波含貴5或者，，校正信號用之較衩 雜波形可被選用iΜ獲取在所選頻率範園上所需之信號能 量位準，，此包括具有可變任務遇期之方形波、t «移頻率之 正弦波輿播跨一寬廣頻譜上提供均一信號能量之隨機或假 隨機雜訊之所謂的「白色雜訊」=為了維持該使用由校正 信轚測Μ導出之一組數位濾波器常數的適臞性數位濾波器 117 %在該所需頻率範函上所實施的補儍精確度，在所選 的頻率範圍上獲取所需的信號能量位準是所欲的|。 該等適應性數位濾波器值之計算係利用將校正信號來 源耩合至前端霄路之輪入、4拥量該校正信號來源以獲取回 醮於該校正信號之一組校正測量值、，以及針對一組理想校 正测量值比較該組校正測量值Μ獲取一誤差向景而得.。數 位濂波器值係依據能使該誤差向量為最小者加Μ選取，，Μ (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) V ....... 1

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1— τι——— ^tn —^n* T 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） 13 經濟部中央梯準局員工消費合作社印裝 A7 B7 ____—---- —- 五、發明説明（u ) 而使該前端霄路導致之頻率補償誤差減到最小。 j» 在適應性階段之際，，適應性數位濾波器117在該等测 量值上作業，，以根據在校正階段之際被計算之數位濾波器 值或變數，，如下面更完整解釋般地獲取檷準化之测量值/ 然後檫準化測童值被耦合f 一撤處理器118 ;其儲存及進 一步處理再被耦合至顯示器120M視覺顯示之禊準化测量 值？ 利用將依據本發明之前端《路114所導致的頻率補儍 誤差加Μ降低，對該前端《路114之要求Μ數種方式被實 争 質地降低。，首先；前端電路114之設計頻率補償本須如前 述所需地如此近似第2Α圃之理想頻率補償50 >因而降低元 件數目與電路複雜性。，其次單元間之製造容差被實際地 放鬆或消除丨消除手動綱整前靖霄路114之須/並降低包含 有該前*電路114之成份元件的容差/因而降低製造成本， 0 第4 _為到達抽樣率之測量值萍被該適應性數位濾波 器117在其上作樂以獲取第3圈之電子儀器的棲準化浦量 值之時間園，未依賁際比例）。該過度取樣ADC116M該 抽樣率連續地抽樣而提供测量值流Ϊ包含在蝓入佶號內之 頻率資訊#由該測量值滾所形成之時間記錄為形式被捕取> 。適應性數位濾波器117在由該流而來的多重數目之測量 L- 值同時地以一般習知為褶積之方式作赛J测董值滾之每一 测量值_被乘以一組數位濾波器值，，並被加到在該流内之其 他测量值纟以產生第二個標準化测量值滾2同時被適應性 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) Α4规格（210Χ297公嫠） ml·· fn^— i mV (請先网讀背面.之注意事項再填寫本頁) --^訂 Λ-- —^卜線 14 A7 B7 五、發明説明（12 ) 數位濾波器117在其上被蓮算的测置值之數目係Μ其長度 或所包含的分接數目所決定丨適應性數位濂波器117之長 度>則以考《校正测量值所需之精確度水準^與大數量適應性 濾波器值解法之計算複雜度而決定 該適應性數位濾波器117可包含任何數目之不同型式 * 1» ' ，包括有限脈衝補儂（FIR)與有限臃衝補償（IIR)濾波器/ 其被習知在該技蓊中係使用之適應性濾波的用途Ϊ雖然， 1 4 每種適應性數位濾波器在其將测量值相乘與組合的精確方 法上可能有所不同，、但每一種均在使用習知濾波器蓮算法 則與不昂貴的《子儀器，於時間域內褶稹澜童值上享有共 同的特色 第5圖画示依據本發明之作為FIR薄:波器的適應性數 位濾波器117之一實施例纟該FIR濾波器構造可被實施成操 縱儲存於記憶體位置之資料的軟《蓮黧法則t或於FI R濾波 器作業所採用之可程式數位邏輯霣路的檷準格陣列之硬體 裝置。

就如第5圖顯示者7测量值流於檫為MEASUREMENT 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 VALUES之節點進入FIB濾波器$包含有加法元件200、t乘法 元件210與延遲元件212之FIR的每一段可被耩合在鍵結中 % 更下一面的分段Μ參生檷準化測量值流卩延遲元件212對 應於遇度取樣ADC 116之抽樣率施加一値抽樣期間之延遲丨. 。每一乘法元件110接收一舾對應的數位濾波器值纟因而 適應性數位濾波器117包含在滾中的最新近测董值Μ產生 對臁的檫準化測暈值滾*。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -15 一 313628 Α7 Β7 五、發明説明（13 請 先 聞 S 背 面 之 注 意 事 項/ 再 填 寫 本 頁 在测量階段之際的一値褶積處理中4包含於每一段內 之測量值被乘Μ—組數位濾波器值之對應的數位濾波器值_ ，然後此乘積被加至其他段所產生的乘積,。褶積被普逋地 瞭解為在時間域内與頻率域内乘法等值f 由於鑰入信號被轉換成在時間域內的溯量值，使用 Four i er乘法變換轉換為頻率域及隨後轉換回到時間域將

A 是必須的，f此為密集的計箄。> 適應性數位濾波器典型上係 使用時間域褶稹丨因其在實作上實質地較為簡單；僅在測 量該校正倍諕K完成樓準化作用時，須有一組最適數位濂波 器值被計算，。 在校正階段之際/一個具有已知振幅舆頻率特徼之校 正信號取代該輪入信號>。一組代表該輪入信號之期望值已 被儲存 >。一鏑代表在测量該校正倍號時由過度取樣ADC 116 接收之估計信％與該组期望值間差異之誤差倍號被計算,。 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 然後在該組數位濾波器值上蓮算之交互式數學方法被蓮用 以使包含在誤差信號内之整體誤差水準降到最低/在此方 式下i包含於估計信號内之值會最近似地符合所儲存的期 望值％且由前端電路114來之測量值的誤差因而被減到最 小.。 導出該組數位濾波器值之數學方法可為數値有鼷適應 性數位濾波器技藝中習知的數種方法之一纟在適應性數位 濾波器117被實作成較佳實施例之FIR濾波器形式下，該等 數位濾波器值係依據該較佳實施例中之最小均方（LMS)法 被計算1該LMS法須就該组數位濾波器值做依序的多重重 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -Λ C - 16 313628 Α7 Β7 經濟部中央椟準局貝工消費合作社印策 五、發明説明（14) ' 覆Μ收斂至會使誤差信號為最小的最適解^該组中的數位 濾波器值傾數增加Μ及FIR濾波器内對應分接儐數增加會 提高FIR濾波器内檁準化處理之精確度，。然而#，蓮用漸增 的較大组之數位濾波器值在校正階段之際需有計算該組數 > ‘ 位濾波器值的實質較長之計算時間丨 第6圖為使用依據本發明之適應性數位濾波器Μ獲取 改良测量精確度的處理滾程画丨在檷為「將校正倍號耩合 至前端電路」的遇程600中/校正倍號來源122 (顯示於第 3圖）被耦合至前端電路114之鎗入Μ取代該蠄入信號。 μ 該校正信號具有跨越所論及之頻率範園的已知振幅與頻率 成份，，其接著可被测量 在禊為「測量校正信II」之遇程610中；校正信號被 I 稱合至該過度取樣ADC 116'且校正測量值滾被產生/其 構成一估計信號， 在檷為「將適«性數位濂波器值最佳化」之遇程620 中，該等適慝性數位適應性值Μ使用一蓮算法則被最佳化 。由於數位濾波器有很多的可能之實作/在特殊應用採用 數位適應性時，相對應的也是很多的蓮算法則用以計算所 須的數位濾波器值丨在較佳實施例中，一般配合FIR濾波 器之LMS運算法則被使用 >校正信號與估計信號間之差異 > 為一誤差信號纟依據LMS運算法則，合理近似於該組最佳 餐 4 數位濾波器值之預定起始值被提供给LMS運算法則，，Μ降 低該法則收斂至所霈數位濾波器值所》之時間，笛整體誤 差佶號為最小時，該组數位灌波器便為最佳化者· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ: '裝- 、?TU— -^ 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） -£5- 經濟部中央橾準局員工消費合作社印策 A7 B7__五、發明説明（15) 過程600 , 610與620—起組成該電子儀器110之蓮算的 校正階段ί該校正階段於必要時可被實施數次彳Μ補傖前 端電路114之頻率回應的短期變異4。 在檷為「測量_入信號」之過程630中j校正倍號來 源由前端電路114被箱開耦合且輸入倍號在正常测置狀 況下再次被使用^然後測量值溁依據過度取樣ADC 116之 抽樣率被產生： 在棟為「數位式地過濾测量值」之過程640中/該組 最佳數位濾波器值被施加至適應性數位濾波器117 t。然後 適應性數位濾.波器1Π對該測量值流Μ褶積蓮算4,以根據 可去除前端霣路114之頻率失真效應的最佳數位濾波器值， 提供棲準化拥量值滾丨而逹成在所論及之頻率範圍上所欲 的拥量精確度水準。 遇程630舆640—起包含«子儀器110之蓮黧的測量階 段。*該浦量階段代表電子儀器110之正常蓮算狀態，，其中 該輪入信號必須在一特定精確度水準内被拥量及顯示， 此對具有該技S中一般技術者很明顯的是丨本發明上 逑較佳實施例之細節可被進行許多改變而不致镉離本發明 在其寬泛層面內之精神&很多棰數位濾波器型式可Μ用共 同的特色被運用，其精確度過濾蓮算係Μ時間域內之褶積 被進行而非在頻率域内之乘法Μ使前端霣路之頻率回應檷 準化<不同的校正信號型式可被蓮用Μ在獮躉頻率範圍内 所論及之頻率提供之己知數董的信餮霣壓。因此，本發明 f 之領域將被下列申請專利範函所決定。 —.— ：_^^-- 严V (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----

、1T Ϊ m* I....... ------- f 本紙張又度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18 - A7 B7 五、發明説明（16) 元件檫號對照 10 . ...電子儀器 117 ....適應性數位濂波器 請 先 閲 讀 背 1 1 I 12 . ...測試導線 118 ....撤處理器 1 1 I 14 . ...前端霄路 120 ....顯示器 之 注 1 叫 16 . ...類比數位轉換器，ADC 122 ....校正信號來源 意 事 1 1 负，| 18 . ...微處理器 200 ....加法元件 ίν 勹丨 20 . ...顯示器 210 ....乘法元件 寫 本 頁 裝 1 22 . ...校正信號來源 212 ....延遲元件 1 1 50 . ...理想的頻率回應 600 ....「將校正信狨耦合至前 1 1 1 52 . ...實際的頻率回應 端m路」過程 1 * 1 54 . ..·調整後頻率回應 610 ....「測量校正信號」過程 訂 »1 56 . ...檢核表 620 ....「將適應性數位濾波器 1 I 110 ....電子儀器 值最佳化」過程 1 1 112 ....測試導線 630 ....「测量輸入信號j過程 i 114 ....前端電路 640 ....「數位式地過濾測置值 線 I 116 ·.過度取樣類比數位轉換器 」過程 •1 1 經濟部中央梂準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4.规格（210Χ297公釐） 19

Claims (1)

1. 313628 Α8 Β8 C8 D8 申請專利範国 經濟部中央梂準局員工消費合作杜印製 1.一種改良一電子儀器內测董精確度之方法v包含： U)將具有已知搌幅與頻率特擞之一校正信號於 一校正階段之際繙合至一前端電路 (b) Μ—饀經由該前端電路接收該校正信號並在 一校正階段之際產生形成一估計信號之校正測量值的 過度取樣類比數位轉換器來拥鼉該校正佶號； % (c>將一組數位濾波器值最佳化|，Μ使該校正信 號與該估計信號間的整體差異滅到最小、； (d) 在一測童階段Μ—將被澜量之輪入佶號取代 該校正倍號； * (e) Μ該經由該前端霣路接收該校正信號並產生 测量值流之過度取樣類比數位轉換器來測童該输入倍 號及 (f〉Μ—锢使用該等數位濾波器值之適醮性數位 濾波器數位式地過濾該等测暈值/ 2·如申請專利範園第1項所述之一棰改良一霄子儀器内 測最精確度之方法，，其中該適應性數位濾波器包含一 姻有限脈衝補償濾波器/ 3_如申誚專利範画第2項所述之一種改良一電子儀器内 測量精確度之方法；更進一步包含依據最小均方之數 學蓮算法則將該組數位濾波器值最佳化， 4.如申請專利範園第2項所述之一種改良一電子儀器內 测量精確度之方法，•其中該有限脈衝補僂濾波器使用 時間域内之宿積對該等测量值蓮篝 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •I叫： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) >\)4 裝---- ^ Is-- '線—1--一 20 _ Ο Π - ΑΒ Β8 C8 D8 313628 、申請專利範圍 5. 如申請專利範圍第1項所述之一種改良一電子儀器内 拥童精確度之方法/其中該校正信號包含一方形波。 6. 如申請專利範圍第5項所述之一種改良一電子儀器內 测量精確度之方法f，其中該方形波具有一可變任務週 期·〇 7·如申請專利範圍第1項所述之一種改良一電子儀器内 测量精確度之方法_，其中該校正倍號包含一偏移頻率 正弦波。， 8·如申請專利範圍第1項所述之一棰改良一鬣子儀器内 测童精確度之方法，，其中該校正倍號包含隨機雜訊。 9. 一種改良一電子儀器內拥董精確度之方法，_包含： (a) 將具有已知振幅輿頻率特擞之一包含有一方 形波的校正信號於一校正階段之際耦合至一前端電路， 9 (b) Μ —健經由該前端《路接收該校正信號產生 形成一估計信號之校正湧I量值的遇度取樣類比數位轉 換器來拥量該校正信號^ (c) 依據最小均方數學蓮算法則將一組數位濾波 器值最佳化使該校正倍號與該估計信號間的整髅 差異減到最小，； (d) 在一測量階段以一將被測董之轜入信號取代 該校正信號；. (e) Μ該經由該前纗電路接收該校正倍號並產生 潮量值滾之過度取樣類比數位轉換器來漪量該_入信 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-------、tT·-*-----^ * 線一i--- 經濟部中央揉準局舅工消費合作社印製 21 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 經濟部中央梂準局負工消費合作社印製 號；Μ及 (f〉Μ—個使用該組數位濾波器值之有限脈衝補 僮瀘波器數位式地過濾該等测量值， 如申請專利範圍第9項所述之一種改良一電子儀器内 測貴精確度之方法，τ其中該有限脈衝補償濾波器使用 時間域内之褶積對該等澜量值運算,。 11.如申誚專利範圍第9項所述之一種改良一電子儀器内 測量精確度之方法，，其中該方形波具有一可變任務週 期。* 12· —種具有改良測量精確度之電子儀器，，包含j (a) —前靖電路〆具有一輸入用Μ耩合至一翰入 倍號，，該前端霣路具有一頻率補償/ (b) —過度取樣類比數位轉換器被耩合至該前端 電路接收該_入倍轚及產生一澜纛後信號.，其包 含Μ該_入倍號最高頻率至少為兩倍的抽樣率之測量 值流；· (c) 一校正信號來源^用Μ在一校正階段之際賴 合一個具有已知振幅與頻率特擻之校正倍號至該前端 電路之輪入，（其中一组數位濾波器值被最佳化Μ使該 测量信號與該校正信號間之差異減到最小i; Μ及 (d) —適應'性數位濾波器被耩合至該遇度取樣類 比數位轉換器Μ接收該等獮量值，，該適醱性數位濾波 器在一拥量階段之際依據該组數位濾波器值對該测貴 值流蓮算ηΜ提供具有該頻率補償效應被實質降低之 ί---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ...... I..... 1..... JBI In n n —^ΜΎΚ— 線 --1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ297公釐） 22 -Ο Ο - A8 B8 C8 D8 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 禊準化測量值。 * 13. 如申請專利範園第12項所述之具有改良测量精確度之 霄子儀器，，其中該適應性數位濾波器包含一有限脈衝 補僂濾波器*。 14. 如申請專利範圍第13項所述之具有改良测量精確度之 霜子儀器％其中該组數位濾波器值依據一最小均方教 學運算法則被最佳化f。 15·如申請專利範圍第13項所述之一種改良一電子儀器内 测量精確度之方法，，其中該有限脈衝補償濾波器使用 時間域内之褶稹對該等拥置值邇算。 m 16.如申讅專利範蘭第12項所述之一種改良一霣子儀器内 測量精確度之方法，，其中該校正信號包含一方形波。 17·如申請專利範圍第16項所述之一種改良一電子儀器內 測量精確度之方法，*其中該方形波具有一可變任務遇 期。· 18.如申請專利範園第12項所述之一種改良一電子儀器内 测量精確度之方法〆其中該校正信號包含一偏移頻率 正弦波。* 19_如申請專利範園第12項所述之一棰改良一電子儀器内 測量精確度之方法％其中該校正倍號包含隨機雜訊。 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-- 訂— ----，線 —---- 本紙浪尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -23 -