多通道微弱電流采集電路的檢測(cè)與改進(jìn).pdf

1、本文介紹了一種適用于激光粒度測(cè)試儀的多路微弱光電流采集電路的設(shè)計(jì)方案以及對(duì)采集電路進(jìn)行性能評(píng)價(jià)和故障診斷的設(shè)計(jì)方案。課題中完成的任務(wù)共分四部分:設(shè)計(jì)了一個(gè)128路光電流采集電路；制作了一個(gè)8路程控電流源；制作了一個(gè)采集電路性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)；初步研制了一個(gè)采集電路故障診斷系統(tǒng)。程控電流源作為可控標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源向采集電路提供電流信號(hào)，采集電路完成采集后把數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)完成采集電路各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)。故障診斷系統(tǒng)通過(guò)軟件診斷和硬件診斷相結(jié)

2、合的方式快速準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)。 傳統(tǒng)的多路電流采集電路設(shè)計(jì)方案中，先進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，再模擬開(kāi)關(guān)切換。I/V轉(zhuǎn)換中反饋電阻參數(shù)的分散性及信號(hào)放大處理電路中各通道的不均勻誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性有很大影響，基于上述原因，本文提出了電流直接切換方案。電流先通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，然后再利用精密I/V轉(zhuǎn)換電路，得到相應(yīng)的電壓，此方案可從原理上消除先I/V轉(zhuǎn)換后模擬開(kāi)關(guān)切換帶來(lái)的分散性誤差。在試驗(yàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)模擬開(kāi)關(guān)切換后電流有不穩(wěn)定現(xiàn)象。本文分

3、析了這一現(xiàn)象，并提出改進(jìn)的措施。在信號(hào)濾波環(huán)節(jié)，制作了一個(gè)50HZ的陷波器，用以濾出工頻電對(duì)采集電路的干擾。通過(guò)電平比較編碼電路與可編程放大器PGA203實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程放大，提高了電路的動(dòng)態(tài)范圍和處理速度。鑒于采集電路中控制端口多和實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn)，主控器采用FPGA，型號(hào)為EP2C8Q208C8。FPGA完成采集電路前向通道中模擬開(kāi)關(guān)、采樣保持器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制，在FPGA內(nèi)部采用滑動(dòng)平均濾波算法對(duì)采集數(shù)據(jù)作數(shù)字濾波處理，利用RS2

4、32實(shí)現(xiàn)FPGA與PC機(jī)的通信。 八路程控電流源以AT89S51單片機(jī)為控制核心，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器控制壓控電流源實(shí)現(xiàn)電流的給定，同時(shí)利用信號(hào)調(diào)理電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集生成的電流信號(hào)，在單片機(jī)內(nèi)部使用PID數(shù)字調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)調(diào)節(jié)，在此基礎(chǔ)上還實(shí)現(xiàn)了串行通信功能，可用PC機(jī)代替鍵盤(pán)對(duì)電流進(jìn)行設(shè)定與監(jiān)控。 采集電路性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的檢測(cè)方法及計(jì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)采集數(shù)據(jù)的線性度、均勻一致性、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)