一种高精度多通道模拟量采集接口校准方法技术

本发明专利技术属于计算机应用领域，尤其涉及一种高精度多通道模拟量采集接口校准方法。该方法包括：步骤1采用满幅度电平校准法计算修正后A/D转换器件的增益系数；步骤2计算各个开关的各个通道的电压值；步骤3采用多次测量平均校准法，对于各个开关的各个通道分别进行多次采集，并将采集到的码值去除最大最小值后求平均得到各个开关各个通道对应的平均后的电压值；步骤4综合运用步骤1中的增益系数、步骤3中平均后的电压值计算最终校准后的采集值完成高精度模拟量接口的校准。本发明专利技术通过综合运用三种不同的校准法来消除模拟量采集接口上的各类误差，能够满足机载系统模拟量采集接口高精度的要求。度的要求。度的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度多通道模拟量采集接口校准方法


[0001]本专利技术属于计算机应用领域，尤其涉及一种高精度多通道模拟量采集接口校准方法。

技术介绍

[0002]机载系统各子系统例如航电系统、飞控系统、机电系统、液压系统等通常分布着大量终端数据，这些终端数据里面包括各种类型的数字信号，也包括大量的模拟信号。模拟信号则需要转换成数字信号后在总线上进行传输和处理，综合处理设备根据这些模拟量转换后的数字信号产生特定的控制输出来实现各个系统不同的控制功能，综合处理设备根据这些模拟量转换后的数字信号产生特定的控制输出来实现各个系统不同的控制功能，其采集精度和可靠性也影响整个机载系统运行的稳定性和可靠性。已有的模拟量采集电路往往都是进行简单的采集和修正，存在精度不高，不能精准的反应外部系统特性的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是：
[0004]本专利技术提供一种高精度多通道模拟量采集接口校准方法，该方法采用满幅度电平校准法、地电平校准法消、多次测量平均校准法，并综合运用三种校准方法完成高精度模拟量接口的校准。
[0005]本专利技术的解决方案是：
[0006]一种高精度多通道模拟量采集接口校准方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1采用满幅度电平校准法计算修正后A/D转换器件的增益系数；
[0008]步骤2计算各个开关的各个通道的电压值；
[0009]步骤3采用多次测量平均校准法，对于各个开关的各个通道分别进行多次采集，并将采集到的码值去除最大最小值后求平均得到各个开关各个通道对应的平均后的电压值；
[0010]步骤4综合运用步骤1中的增益系数、步骤3中平均后的电压值计算最终校准后的采集值完成高精度模拟量接口的校准。
[0011]进一步地，所述步骤1，具体包括：
[0012]步骤1.1提供一个A/D转换器件满幅度电平的高精度基准电压源Vref；
[0013]步骤1.2将该基准电压源Vref接至A/D转换器件的模拟输入端；
[0014]步骤1.3A/D转换器件采集到该Vref对应的码值为Cref，查阅A/D转换器手册得到该Vref对应的理论码值为Ct；
[0015]步骤1.4计算修正后对应器件的增益系数：C
FIX
＝Ct/Cref。
[0016]进一步地，所述步骤2具体包括，
[0017]将模拟地接至每一个多路开关的某一路，将需要采集的信号分别接至每一个多路开关的其他路，得到各个开关的各个通道的电压值。
[0018]进一步地，所述步骤3具体包括：对任意一个通道进行ADC采集时，在转换时间充足
的前提下，通过多次转换并将转换结果剔除一定比例的最大最小值后，再通过求平均值的方式实现多次测量平均校准法。
[0019]进一步地，所述步骤4具体包括：
[0020]步骤4.1利用C
FIX
和第一平均后的电压值计算对应的修正电压值V
GND
，其中，第一平均后的电压值为开关切换至地时得到的电压值；
[0021]步骤4.2利用C
FIX
和第二平均后的电压值计算对应的修正电压值V
SIG
，其中，第二平均后的电压值为开关切换至信号时得到的电压值；
[0022]步骤4.3V
SIG
减去V
GND
即为最终校准后的采集值。
[0023]进一步地，V
GND＝
第一平均后的电压值*C
FIX
；V
SIG＝
第二平均后的电压值*C
FIX
。
[0024]进一步地，步骤3具体包括：对于同一个通道，连续进行12次采集，并将12次采集的码值放入不同寄存器中，利用排序算法进行排序，剔除掉4个最大最小值后，将剩余的8个结果进行求解均值计算得到最终的平均值。
[0025]进一步地，步骤2中，对于每一个开关，至少一路接地，其他路接信号。
[0026]本专利技术的优点是：本专利技术提供的一种高精度模拟量采集接口校准方法，通过采用多次测量平均校准法、地电平校准法消、满幅度电平校准法，并综合运用三种校准方法，能够提高模拟量采集接口的精度。
附图说明
[0027]图1为本专利技术一种高精度模拟量采集接口校准方法的示意图；
[0028]图2是多通道高精度模拟量采集接口的电路示意图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提出一种高精度模拟量采集接口校准方法，能够大幅提高模拟量接口采集精度，提高机载系统模拟量采集接口的准确性。
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细描述。
[0031]如图2，多通道模拟量采集接口包含多路开关、差分放大电路、A/D转换器电路和控制器电路。在每个多路开关上，均有一个通道专门用于接通模拟地，且当开关1接通信号连接差分放大电路的一端时，该差分放大电路的另一端接另一个开关2上的模拟地通道，实现差分采集。
[0032]如图1所示，一种高精度模拟量采集接口校准方法，所述方法应用于多通道模拟量采集接口，包括以下步骤：
[0033]步骤1采用满幅度电平校准法计算修正后A/D转换器件的增益系数，消除模数转换器件的增益误差；
[0034]步骤2计算各个开关的各个通道的电压值，消除采集电路上的偏置电压；
[0035]步骤3采用多次测量平均校准法，对于各个开关的各个通道分别进行多次采集，并将采集到的电压值去除最大最小值后求平均得到各个开关各个通道对应的平均后的电压值，消除随机噪声引起的误差；
[0036]步骤4综合运用步骤1、步骤2、步骤3完成高精度模拟量接口的校准。
[0037]1.采用满幅度电平校准法消除模数转换器件的增益误差，具体包括以下步骤：
[0038]步骤1.1提供一个接近A/D转换器件满幅度电平的高精度基准电压源Vref；
[0039]步骤1.2将该基准电压源Vref接至A/D转换器件的模拟输入端；
[0040]步骤1.3A/D转换器件采集到该Vref对应的码值为Cref，查阅A/D转换器手册得到该Vref对应的理论码值为Ct；
[0041]步骤1.4计算修正后对应器件的增益系数：C
FIX
＝Ct/Cref。
[0042]2.将模拟地接至每一个多路开关的某一路，将需要采集的信号分别接至每一个多路开关的其他路，得到各个开关的各个通道的电压值。多路开关的闭合控制由FPGA控制实现。
[0043]3.采用多次测量平均校准法消除随机噪声引起的误差，对任意一个通道进行ADC采集时，在转换时间充足的前提下，通过多次转换并将转换结果剔除一定比例的最大最小值后，再通过求平均值的方式实现多次测量平均校准法。
[0044]对于各个开关的各个通道分别进行多次采集，并将采集到的电压值去除最大最小值后求平均得到各个开关各个通道对应的平均后的电压值。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度多通道模拟量采集接口校准方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1采用满幅度电平校准法计算修正后A/D转换器件的增益系数；步骤2计算各个开关的各个通道的电压值；步骤3采用多次测量平均校准法，对于各个开关的各个通道分别进行多次采集，并将采集到的码值去除最大最小值后求平均得到各个开关各个通道对应的平均后的电压值；步骤4综合运用步骤1中的增益系数、步骤3中平均后的电压值计算最终校准后的采集值完成高精度模拟量接口的校准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1，具体包括：步骤1.1提供一个A/D转换器件满幅度电平的高精度基准电压源Vref；步骤1.2将该基准电压源Vref接至A/D转换器件的模拟输入端；步骤1.3A/D转换器件采集到该Vref对应的码值为Cref，查阅A/D转换器手册得到该Vref对应的理论码值为Ct；步骤1.4计算修正后对应器件的增益系数：C
FIX
＝Ct/Cref。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括，将模拟地接至每一个多路开关的某一路，将需要采集的信号分别接至每一个多路开关的其他路，得到各个开关的各个通道的电压值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：对任意一个通道进行ADC采集时，在转换时间充足的前提下，通过多次转换并将转换结果剔除一定比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晓乐，屈盼让，肖鹏，呼明亮，孙少华，张倩倩，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：