一种模拟通道的自动校准方法及系统

摘要

本发明公开了一种模拟通道的自动校准方法，通过获取各个频率下调理电路的幅值线性关系，根据模拟信号的主频率，得到各个幅值线性关系的权值，采用加权最小二乘法得到调理电路的增益系数、零漂校准参数，发送到被测系统的处理器中，对模拟通道采集的信号进行补偿。同时，获取各个频率下调理电路的相差，依据权值，利用加权最小二乘法求得最优相位差，并转换为延迟时间，被测系统的处理器控制时，将延迟时间τ考虑到控制过程中。在本发明中，考虑到了信号主频率实际分布情况，采用了加权最小二乘法，使处于主频率附近的拟合曲线精度更高，更加客观地反映了调理电路的实际情况，从而提高了模拟信号主频率附近的校准精度。

主权项

1.一种模拟通道的自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、幅值校准1.1）、获取调理电路的幅频数据输入幅值x=A₁的模拟信号S₁到调理电路，依次改变模拟信号S₁频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m，分别测得调理电路输出端幅值y=A′₁₁,A′₁₂,...,A′_1i，...,A′_1m；输入幅值x=A₂的模拟信号S₂到调理电路，依次改变模拟信号S₂频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m，分别测得调理电路输出端幅值y=A′₂₁,A′₂₂，...,A′_2i，...,A′_2m；其中，m是频率数，频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m覆盖了调理电路工作的频率范围；1.2）、确定调理电路在频率ω_i,i＝1,2,...,m下前后端幅值线性关系根据两点法，有：$\left\{\begin{array}{c}{A}_{1i}^{\prime }=a_i{A}_1+b_i\\ A_{2i}^{\prime }=a_i{A}_2+b_i\end{array}\right.---\left(1\right)$则：$\left\{\begin{array}{c}{a}_i=\frac{A_{1i}^{\prime }-A_{2i}^{\prime }}{A_1-A_2}\\ b_i=A_{1i}^{\prime }-\frac{A_{1i}^{\prime }-A_{2i}^{\prime }}{A_1-A_2}{A}_1\end{array}\right.---\left(2\right)$从而得到调理电路在频率ω_i下的前后端幅值线性关系：y=a_ix+b_i，这样得到对应于频率ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m下的m条前后端幅值线性关系：$\left\{\begin{array}{c}y=a_{1}x+b_1······{\omega }_1\\ y=a_{2}x+b_2······{\omega }_2\\ ·\\ ·\\ ·\\ y=a_{i}x+b_i······{\omega }_i\\ ·\\ ·\\ ·\\ y=a_{m}x+b_m······{\omega }_m\end{array}\right.---\left(3\right)$1.3）、拟合调理电路前后端最优幅值线性关系y＝ax+b公式（3）每条直线对应的权值分别为并且ω'为模拟信号的主频率，则有：以输入幅值x₁,x₂,...,x_j,...,x_n在每条直线上取n个点，即y_ij，其中i＝1,2,...,m，表示对应频率ω_i下直线，j=1,2,...,n，表示取点序号；这样，这些点与最优直线y=ax+b的加权离差平方和为：将φ分别对a，b求偏导数并令其等于零，即：通过（6）式可解得a，b分别为：a、b分别作为增益系数、零漂校准参数；将增益系数、零漂校准参数发送到被测系统的处理器，对模拟通道采集的数字信号进行补偿：将数字信号的幅值减去零漂b，然后除以增益系数a，得到幅值校准后的数字信号；（2）、相位校准输入模拟信号S，分别测量调理电路前后端相位θ与θ'，可得相位差Δθ=θ′-θ，依次改变模拟信号的频率为ω₁,ω₂,...,ω_i,...,ω_m可分别得到相位差Δθ₁,Δθ₂,...,Δθ_i,...,Δθ_m；利用加权最小二乘法求得最优相位差Δθ：加权离差平方和为：将φ_Δθ对Δθ求偏导数可解得最优相位差Δθ为：将最优相位差Δθ作为相位差校准参数；将相位差校准参数发送到被测系统的处理器，对步骤（1）得到的幅值校准后的数字信号进行相位补偿：根据主频率ω′将最优相位差Δθ转换为延迟时间τ，被测系统的处理器控制时，将延迟时间τ考虑到控制过程中，从而完成调理电路的相位校准。