【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電壓模數轉換的，具體涉及一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統。
技術介紹
1、電壓模數轉換系統是電子設備中常用的關鍵組成部分，用于將模擬電壓信號轉換為數字表示。多斜率積分技術是一種在模數轉換中使用不同斜率進行積分計算的方法。傳統的積分型模數轉換器通常使用固定斜率進行積分，固定斜率無法滿足高精度和寬動態范圍的要求。多斜率積分技術通過在不同的信號范圍內選擇適當的斜率，以適應不同信號幅度的變化。
2、現在已經開發出了很多電壓模數轉換系統，經過我們大量的檢索與參考，發現現有技術的電壓模數轉換系統有如公開號為cn107612550a、cn102844960a、cn107276592a、ep3195478a1、us4748440a、jp2018102117a所公開的電壓模數轉換系統，這些電壓模數轉換系統一般包括：輸入終端、模數轉換終端和輸出終端；輸入終端用于接收模擬電壓信號；模數轉換終端用于對模擬電壓信號進行模數轉換；輸出終端用于輸出轉換后的數字電壓信號。由于上述電壓模數轉換系統的模數轉換過程較為單一，模數轉換過程對模擬電壓信號的幅度變化的適應性降低，造成了電壓模數轉換系統電壓模數轉換的準確性降低的缺陷。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于，針對上述電壓模數轉換系統存在的不足，提出一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統。
2、本專利技術采用如下技術方案：
3、一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，包括模擬電
4、所述分段式控制終端包括分段參數確定模塊和分段處理模塊；所述分段參數確定模塊用于根據模擬電壓信號的統計特征和硬件特征確定分段參數；所述分段處理模塊用于根據分段參數對模擬電壓信號進行分段處理；
5、所述多斜率積分終端包括斜率選擇模塊、斜率切換模塊和積分計算模塊；所述斜率選擇模塊用于為模擬電壓信號的每個分段選擇對應的斜率；所述斜率切換模塊用于在積分時根據模擬電壓信號的分段情況和斜率選擇情況進行斜率切換；所述積分計算模塊用于根據斜率選擇情況對模擬電壓信號進行積分計算；
6、所述數字輸出終端包括數字信號采樣模塊、數字信號處理模塊和數字信號輸出模塊；所述數字信號采樣模塊用于對經過多斜率積分處理的模擬電壓信息進行采樣生成數字信號；所述數字信號處理模塊用于將數字信號進行輸出處理；所述數字信號輸出模塊用于將處理后的數字信號進行輸出顯示。
7、可選的，所述分段參數確定模塊包括統計特征獲取子模塊、硬件特征獲取子模塊和分段參數計算子模塊；所述統計特征獲取子模塊用于獲取來自輸入的模擬電壓信號的統計特征；所述統計特征包括模擬電壓信號的幅度信息；所述硬件特征獲取子模塊用于獲取系統硬件的硬件特征；所述硬件特征包括信號動態范圍要求信息、硬件設計信息、硬件成本信息和硬件響應要求信息；所述分段參數計算子模塊用于根據統計特征和硬件特征計算對應的分段參數。
8、可選的，所述分段參數計算子模塊包括計算因子提取單元和分段參數計算單元；所述計算因子提取單元用于從模擬電壓信號的幅度信息、信號動態范圍要求信息、硬件設計信息、硬件成本信息和硬件響應要求信息中提取計算因子；所述分段參數計算單元用于根據計算因子計算對應的分段參數；
9、當所述分段參數計算單元計算時，滿足以下式子：
10、h＝h(vmax&vmin)+g(t)*[f1(a)*f2(b)+k*c]；
11、其中，h表示分段參數，即對模擬電壓信號進行分段處理的分段數量；h(vmax&vmin)表示基于模擬電壓信號最大值和最小值的基準分段數選擇函數；vmax表示模擬電壓信號最大值；vmin表示模擬電壓信號最小值；g(t)表示基于硬件響應要求信息的符號選擇函數；t表示硬件響應要求信息中的硬件響應時間數值；f1(a)表示基于信號動態范圍要求信息的選值函數；a表示信號動態范圍要求信息中的信號動態范圍因子；f2(b)表示基于硬件成本信息的選值函數；b表示硬件成本信息中的硬件成本因子；c表示硬件設計信息中的存儲空間因子，即硬件設計信息中的存儲容量數值；k表示轉換系數，由管理員根據經驗設定；
12、
13、其中，d1表示分段基礎值，由管理員根據經驗設定；vref1和vref2分別表示第一范圍比對閾值和第二范圍比對閾值，均由管理員根據經驗設定；
14、
15、
16、a＝vmax-vmin；
17、
18、b＝b1-b2；
19、其中，300ms表示300毫秒；β表示信號動態范圍基準系數，由管理員根據經驗設定；δ1表示第一差值對比閾值，由管理員根據經驗設定；vmax表示信號動態范圍要求信息中系統的量程最大值；vmin表示信號動態范圍要求信息中系統的量程最小值；γ表示硬件成本基準值，由管理員根據經驗設定；δ2表示第二差值對比閾值，由管理員根據經驗設定；b1表示系統的成品成本數值；b2表示系統的預算成本數值。
20、可選的，所述斜率切換模塊包括斜率切換點獲取子模塊、斜率切換點校對子模塊和斜率切換子模塊；所述斜率切換點獲取子模塊用于獲取模擬電壓信號中兩相鄰分段的分段劃分點作為斜率切換點；所述斜率切換點校對子模塊用于根據模擬電壓信號對應分段對斜率切換點進行校對；所述斜率切換子模塊用于在積分時根據模擬電壓信號的分段情況、斜率選擇情況和校對后的斜率切換點進行斜率切換；
21、所述斜率切換點校對子模塊工作時，滿足以下式子：
22、
23、
24、其中，x′表示校對后的斜率切換點的橫坐標；校對后的斜率切換點的縱坐標為模擬電壓信號曲線圖中校對后的橫坐標對應的縱坐標值；x表示校對前的斜率切換點的橫坐標，即：兩相鄰分段中前一分段靠近后一分段的末端點的橫坐標；表示基于后一分段的縱橫范圍比的系數選擇函數，所述后一分段是指即將進行積分計算的分段；表示后一分段的縱橫范圍比；δy表示后一分段的縱坐標范圍數值；δx表示后一分段的橫坐標范圍數值；δ3表示基準校對值，即：斜率切換點橫坐標的基準前移值，由管理員根據經驗設定；φ1、φ2和φ3分別表示不同的比例閾值，均由管理員根據經驗設定。
25、一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換方法，應用于如上述的一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，所述多斜率積分型電壓模數轉換方法包括：
26、s1，接收待轉換的模擬電壓信號；
27、s2，根據分段參數對模擬電壓信號進行分段處理；
【技術保護點】
1.一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，其特征在于，包括模擬電壓輸入終端、分段式控制終端、多斜率積分終端和數字輸出終端；所述模擬電壓輸入終端用于接收待轉換的模擬電壓信號；所述分段式控制終端用于根據分段參數對模擬電壓信號進行分段處理；所述多斜率積分終端用于對每個分段后的模擬電壓信號按照不同的斜率進行積分計算處理；所述數字輸出終端用于對經過多斜率積分處理的模擬電壓信息進行采樣生成數字信號，將數字信號進行輸出處理；
2.如權利要求1所述的一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，其特征在于，所述分段參數確定模塊包括統計特征獲取子模塊、硬件特征獲取子模塊和分段參數計算子模塊；所述統計特征獲取子模塊用于獲取來自輸入的模擬電壓信號的統計特征；所述統計特征包括模擬電壓信號的幅度信息；所述硬件特征獲取子模塊用于獲取系統硬件的硬件特征；所述硬件特征包括信號動態范圍要求信息、硬件設計信息、硬件成本信息和硬件響應要求信息；所述分段參數計算子模塊用于根據統計特征和硬件特征計算對應的分段參數。
3.如權利要求2所述的一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換
4.如權利要求3所述的一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，其特征在于，所述斜率切換模塊包括斜率切換點獲取子模塊、斜率切換點校對子模塊和斜率切換子模塊；所述斜率切換點獲取子模塊用于獲取模擬電壓信號中兩相鄰分段的分段劃分點作為斜率切換點；所述斜率切換點校對子模塊用于根據模擬電壓信號對應分段對斜率切換點進行校對；所述斜率切換子模塊用于在積分時根據模擬電壓信號的分段情況、斜率選擇情況和校對后的斜率切換點進行斜率切換；
5.一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換方法，應用于如權利要求4所述的一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，其特征在于，所述多斜率積分型電壓模數轉換方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，其特征在于，包括模擬電壓輸入終端、分段式控制終端、多斜率積分終端和數字輸出終端；所述模擬電壓輸入終端用于接收待轉換的模擬電壓信號；所述分段式控制終端用于根據分段參數對模擬電壓信號進行分段處理；所述多斜率積分終端用于對每個分段后的模擬電壓信號按照不同的斜率進行積分計算處理；所述數字輸出終端用于對經過多斜率積分處理的模擬電壓信息進行采樣生成數字信號，將數字信號進行輸出處理；
2.如權利要求1所述的一種基于分段式控制的多斜率積分型電壓模數轉換系統，其特征在于，所述分段參數確定模塊包括統計特征獲取子模塊、硬件特征獲取子模塊和分段參數計算子模塊；所述統計特征獲取子模塊用于獲取來自輸入的模擬電壓信號的統計特征；所述統計特征包括模擬電壓信號的幅度信息；所述硬件特征獲取子模塊用于獲取系統硬件的硬件特征；所述硬件特征包括信號動態范圍要求信息、硬件設計信息、硬件成本信息和硬件響應要求信息；所述分段參數計算子模塊用于根據統計特征和硬件特征計算對應的分段參數。
3.如權利要求2所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉良江，田健，向德，李慶先，周四清，朱憲宇，王晉威，李華，左從瑞，劉青，申曉明，
申請(專利權)人：湖南省計量檢測研究院，
類型：發明
國別省市：
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