过采样技术在扭矩扳子检定仪中的研究.pdf

第22卷第1期
电子设计工程
2014年1月
ol,22
No.1
Electronic Design Engineering
Jan,2014
过来样教术在担矩板子检定假中的研究
张健,衰平,张翘楚,王春雨
东北大学馆息科学与工程学院,辽宁沈110819
摘要:过采样技术能够有效减小模数转换过蓕的柴声功率,从而提高模数转換器的分辨率。基于奈叠斯特淾样定理,对模
数转换器的采样频率和量化误差进行分析。逝过理论分析得出,每增加一位分率需要增加4倍采样频率,并提出了3个
形响过样技术有效性的因亲。通过在扭矩撷子检定仪中的应用过样技术,债拉矩扳子检定仪的数转换器捉高了4位
分率。在此基础上,对过衆样术进行了政进,使扭矩拉子检定似的精度提高到0.3%以上。
关词:过采样;分辨毕;模数转换器;精度
中图分类号:TNO1
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2014)01-0081-03
Research of over-sampling method in torque wrench calibrating apparatus
HANG Jian, YUAN Ping, ZHANG Qiao-chu, WANG Chun-y
College of Information Science and Engineering, Northeasten University, Shenyang 110819, Chin)
Abstract: Over-sampling can reduce the noise power during AD conversion effectively, so as to improve the resolution
of ADC. The relationship between the sampling frequency of ADC and quantization error is analyzed based on the
Nyquist sampling theorem. It is analyzed theoretically that increasing each resolution needs 4 time of sampli
frequency and the three factors affeeting the effectiveness of over-sampling are put forward. The ADC of torque wrench
calibrating apparatus is raised 4 - bit resolution by the application of over-sampling technique. Further more, we
improve over-sampling technique to increase the accuracy of the torque wrench calibrating apparatus to more than 0. 3%
Key words: over-sampling, resolution; ADC; accuracy
模数转换器(ADC是组成各种智能仪表必不可少的部分。
其中:是输人信号的最高频率。
智能仪表通过模数转换器将传感器的模拟信号转换为数字信
当采样频率高于,则为称为过采样。通常采用过采
号,然后对数字信号进行分析和处理。在模数转换过程中可样率(OSR)来度量过采样的频率。
能引入很多种噪声,例如热噪声、散粒噪声、电源电压变化
OSR-LAL
基准电压变化、由采样时钟抖动引起的相位噪声以及由量化
误差引起的噪声。在一定条件下,通过过采样技术可以有
采用过采样技术进行模数转换时,先对模拟信号进行高
效的减小模数转换器的噪声功率,从而提高模数转换器的分速采样,然后通过数值滤波和抽取数字序列来提高模数转换
辨率
分辨率,过采样测量系统如图1所示。
扭矩板子检定仪是用于校准、检定、调试扭矩扳子力矩
声
准确性的仪器,在计量检定机构和工业企业被广泛使用。
輪入「位1し、人数王、,过采样
文中针对扭矩信号频率比较低,并且扭矩测量过程中的噪声
速」计算和控制
可以近似为白噪声的特点,采用过采样技术来提高模歎转换
过采样毕控制
器的分辨率,并且进一步改进了过采样技术的应用方法,有
图1过采样量系统
效提高了扭矩板子检定仪的精度,使其精度可以达到03级。
ig. I Over sampling measurement system
1过采样技术
1.1量化误差
模数转换的过程(如图2)为:连续的模拟偵号X经
根据奈奎斯特采样定理,采样频率允许重建位于采样过采样保持器,被变换为离散的模拟信号X(),再通过量化
频率一半以内的有用信号。叛率低于.2的信号可以被可环节转换为数字量xの。
靠地重建和分析。输人信号的奈奎斯特频率定义为
X?果样保持化式?
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图2模数转换过程
收稿日期:2013-05-06
件编号:201305048
2 AD conversion process.
作者简介:张使(1991~),男,辽宁昌困人。研究方向;为复杂工业过程建。
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万方数括