高培先 來(lái)源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：從實(shí)現(xiàn)原理、實(shí)際應(yīng)用效果等方面詳細(xì)敘述了提高實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的幾種實(shí)用技術(shù)，其中所述電路、方法均已在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。

     關(guān)鍵詞：前向通道

     數(shù)據(jù)采集 實(shí)用技術(shù)

     有向通道是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的“人口”，即數(shù)據(jù)之源。對(duì)小型實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其一般構(gòu)成模型為：傳感器、放大器、采集器為（a/d）以及相關(guān)聯(lián)的外圍電路。這些器件乃至構(gòu)成的電路的穩(wěn)定性、線性度、抗干擾能力直接影響到數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量。如果不考慮成本，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)全部采用軍用級(jí)芯片，情況會(huì)好些，但仍程度不同地存在上述問(wèn)題；如果采用一般商用級(jí)芯片，問(wèn)題就嚴(yán)重了。這就要求工程人員在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論是采用商用級(jí)、工業(yè)級(jí)芯片，還是采用軍用級(jí)芯片，都應(yīng)該從設(shè)計(jì)角度尋求、采取一些彌補(bǔ)措施，以提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，進(jìn)而提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

     1 動(dòng)態(tài)“零漂”補(bǔ)償技術(shù)

     前向通道中的傳感器、放大器、a/d易受溫度（導(dǎo)致溫漂）、時(shí)間（導(dǎo)致時(shí)漂）等因素影響而引起系統(tǒng)“零位”動(dòng)態(tài)變化，即所謂“零漂”。恰當(dāng)?shù)厥褂脛?dòng)態(tài)“零漂”補(bǔ)償技術(shù)能夠有效地抑制“零漂”帶來(lái)的采集數(shù)據(jù)誤差。圖1為筆者在某爐溫閉環(huán)控制系統(tǒng)中采用的動(dòng)態(tài)“零漂”補(bǔ)償實(shí)用電路。其中ad7503是單片集成的cmos

     8選1多路模擬開(kāi)關(guān)，其前7路分別接7個(gè)傳感器，第8路s8接模擬地。公共輸出端out通過(guò)r1電阻與放大器ad524輸入端相連。a/d采用12位雙積分icl7109芯片。其補(bǔ)償原理是：在單片機(jī)8031控制下，分時(shí)地對(duì)動(dòng)態(tài)“零漂”及各路傳感器進(jìn)行采集、處理，最終得到不含“零漂”的有效采術(shù)凈值參加插值運(yùn)算。具體步驟如下：

     （1）通過(guò)8031程控使ad7503開(kāi)關(guān)sk接s8，即模擬地。

     （2）延遲1ms，消除ad7503開(kāi)關(guān)時(shí)間及電阻、電容放電時(shí)間帶來(lái)的開(kāi)關(guān)閉合過(guò)渡過(guò)程。這點(diǎn)應(yīng)引起足夠注意，只有在sk可靠接地之后才能進(jìn)行“零位”采集；否則，如果在過(guò)度過(guò)程進(jìn)行“零位"采集，則會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)性誤差，而且被測(cè)試的溫度愈高，呈現(xiàn)的誤差愈大，出現(xiàn)的概率愈頻繁。但延遲時(shí)間也不能過(guò)大，過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)速度。

     過(guò)渡過(guò)程主要由r、c放電時(shí)間決定。

     t=(r1+ron) ×c1=（220+170）×10×10 5×10

     -9=0.39ms

     其中：

     t：放電時(shí)間；

     ron：ad7503導(dǎo)通電阻。

     圖2是用示波器在放大器ad524輸出端（管腳10）觀察到的這一過(guò)程的波形圖。

     （3）啟動(dòng)a/d連續(xù)采樣數(shù)次，然后求其算術(shù)平均值，記為x0(x0即動(dòng)態(tài)“零漂”采樣值)：

     （4）通過(guò)8031程控制ad7503開(kāi)關(guān)sk接某一路傳感器（例如傳感器1端s1）。

     （5）延遲1ms，消除電阻、電容充電帶來(lái)的過(guò)渡過(guò)程。

     （6）啟動(dòng)a/d連續(xù)采樣數(shù)次，然后求其算術(shù)平均值，記為x1(x1即含有動(dòng)態(tài)“零漂”的有效信號(hào)采樣值)：

     （t:當(dāng)前采樣值，n：采樣次數(shù)）

     （7）求有效信號(hào)采樣凈值y（即從上述有效信號(hào)采樣值中濾掉“零漂”值）。按照理論x1≥x0,但實(shí)際用于在“零位”附近的有效信號(hào)采樣值，很可能出現(xiàn)x1<x0的現(xiàn)象。因而求有效信號(hào)采樣凈值y不能簡(jiǎn)單地使用公式y(tǒng)=x1-x0,而應(yīng)按照下列關(guān)系式進(jìn)行：

     若x1≥x0 則y=x1-x0

     否則y=0

     (8)使用y進(jìn)行插值運(yùn)算，最終求出實(shí)際溫度值，并在數(shù)碼管組成的顯示器led上進(jìn)行顯示。

     此方法顯然編程（特別是用匯編語(yǔ)言或梯形語(yǔ)言編程）較復(fù)雜，但效果相當(dāng)明顯。

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