电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置及方法

技术领域

本申请是关于模拟数字混合应用技术，特别是关于一种电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置及方法。

背景技术

加速度计是惯性导航系统中的重要部件之一，为实时检测惯性导航系统的运行姿态，需要实时采集加速度计电流输出来判断运行状态。电流/频率转换电路可以与加速度计一起使用，将加速度计输出的电流值转换为与之成比例的数字脉冲信号，方便导航计算机对加速度计输出进行测量与解算。

电流/频率转换电路的标度因数被记为K，定义为输入电流为1mA的情况下，在1s钟的时间内电流/频率转换电路输出的数字脉冲信号个数N。

在电流/频率转换电路的工作过程中，会跨越很大工作环境温度区间，由于电子元器件的性能受环境温度影响很大，可能会导致标度因数发生变化，在电路工作环境温度区间内标度因数的最大相对变化量称为标度因数的温漂，而温漂是衡量转换电路指标的重要依据，因此必须对标度因数温漂进行补偿。

现有技术通常采用如下两种补偿方式：

1.采用热电偶、温度传感器或者可调电流源对电路进行温度补偿；

2.采用数字模拟转换芯片(DAC)对电路进行温度补偿。

然而，第1种补偿方式只能对电路进行线性补偿，无法进行曲线补偿；第2种补偿方式通常根据温度梯度采用查表法进行补偿，无法涵盖全温范围内的各个工作温度点；另外，采用上述两种方法，补偿器件也会受环境温度影响，自身出现温漂问题，并且随着工作时间延长，温漂问题更为严重，且具有不确定性，无法保证补偿精度。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请提供一种电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置及方法，以达到对标度因数全温范围内的补偿效果，解决现有技术只能进行线性补偿和温度补偿点有限的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：

一方面，本申请提供了一种电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置，包括：电流/频率转换电路，温度采集电路，控制电路及测试计算机；所述控制电路与所述电流/频率转换电路，温度采集电路及测试计算机分别连接；

所述电流/频率转换电路，将加速度计输出的电流转换为数字脉冲信号；

所述温度采集电路，采集环境温度值；

所述测试计算机，根据所述控制电路发送的所述环境温度值及所述数字脉冲信号的计数值进行曲线拟合，得到设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数；

所述控制电路，根据所述设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果。

进一步地，所述控制电路包括：

温度采集模块，用于读取所述温度采集电路输出的环境温度值；

脉冲计数模块，用于对所述输出的数字脉冲信号进行计数，得到计数值；

补偿参数存储模块，用于存储所述设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数；

运算模块，根据所述设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果；

接口模块，用于将所述环境温度值及所述数字脉冲信号的计数值输出至所述测试计算机，并将所述标度因数的补偿结果输出至导航计算机。

进一步地，所述测试计算机包括：

参数提取模块，用于提取环境温度值及对应的计数值；

拟合模块，用于根据提取的环境温度值与对应的计数值进行拟合，得到所述多项式拟合公式的阶数；

计算模块，用于根据所述阶数及提取的环境温度值计算所述多项式拟合公式的各次项系数及所述设定环境温度下的标度因数。

进一步地，所述运算模块包括：

标度因数计算模块，用于根据所述多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算环境温度值下的标度因数；

补偿结果计算模块，用于根据所述设定环境温度下的标度因数、环境温度值下的标度因数、环境温度值下测量得到的脉冲计数值计算所述标度因数的补偿结果。

一方面，本申请提供了一种电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿方法，包括：

控制电路从电流/频率转换电路获取数字脉冲信号，并对所述数字脉冲信号进行计数得到计数值；

所述控制电路获取环境温度值，并将所述环境温度值及所述计数值发送给测试计算机；

所述测试计算机根据所述环境温度值及所述数字脉冲信号的计数值进行曲线拟合，得到设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数；

所述控制电路根据所述设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果。

进一步地，所述测试计算机根据所述环境温度值及所述数字脉冲信号的计数值进行曲线拟合，得到设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数，包括：

提取环境温度值及对应的计数值；

根据提取的环境温度值与对应的计数值进行拟合，得到所述多项式拟合公式的阶数；

根据所述阶数及提取的环境温度值计算所述多项式拟合公式的各次项系数及所述设定环境温度下的标度因数。

进一步地，所述控制电路根据所述设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果，包括：

根据所述多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算环境温度值下的标度因数；

根据所述设定环境温度下的标度因数、环境温度值下的标度因数、环境温度值下测量得到的脉冲计数值计算所述标度因数的补偿结果。

进一步地，所述多项式拟合公式如下：

K＝B

其中，K为环境温度值下的标度因数，T为温度，n为阶数，B

进一步地，所述标度因数的补偿结果由如下公式计算得到：

其中，K

进一步地，一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述的标度因数温漂补偿方法步骤。

本申请采用多阶曲线拟合的方式对采集的电流/频率转换电路输出脉冲数进行实时温度补偿，达到了对标度因数全温范围内的补偿效果，解决了现有技术只能进行线性补偿和温度补偿点有限的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置的结构示意图一；

图2为本申请实施例的电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置的结构示意图二；

图3为本申请实施例的电流/频率转换电路标度因数温漂的标度因数温漂补偿装置的参数存储方式示意图；

图4为本申请实施例的电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置的结构示意图三；

图5为本申请一实施例的电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿方法流程图；

图6为本申请又一实施例的电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿方法流程图；

图7为本申请另一一实施例的电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿方法流程图；

图8为本申请实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对现有技术中的问题，本申请提供一种电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置及方法，以达到对标度因数全温范围内的补偿效果，解决现有技术只能进行线性补偿和温度补偿点有限的问题。

图1为本申请实施例的电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿装置的结构示意图，如图1所示，该标度因数温漂补偿装置包括：电流/频率转换电路101，温度采集电路102，控制电路103及测试计算机104。

控制电路103与电流/频率转换电路101，温度采集电路102及测试计算机104分别连接。

电流/频率转换电路101连接加速度计，用于将加速度计输出的电流转换为数字脉冲信号，实现对其输入电流与输出数字脉冲信号的等比例转换，输出脉冲信号供控制电路103采集。

温度采集电路102实时采集环境温度值，并输出给控制电路103，供控制电路103进行温度补偿计算。

控制电路103对电流/频率转换电路101输出的数字脉冲信号进行计数，另外接收温度采集电路102输出的当前环境温度值，并将数字脉冲信号及环境温度值发送给测试计算机104。

测试计算机104根据控制电路103发送的环境温度值及所述数字脉冲信号的计数值进行曲线拟合，得到设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数，并发送至控制电路103。

控制电路103根据设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果。

一实施例中，测试计算机包括：参数提取模块，拟合模块及计算模块。

参数提取模块用于从控制电路103提取环境温度值，并从控制电路103提取对应的数字脉冲信号的计数值。

拟合模块用于根据提取的环境温度值与对应的计数值进行拟合，得到多项式拟合公式的阶数。

多项式拟合公式为电流/频率转换电路标度因数K与温度关系的n阶多项式拟合公式，具体公式如下：

K＝B

为确定公式(1)中多项式拟合阶数n及各次项系数，将电流/频率转换电路101在全温工作之间，以10℃为间隔，测量数字脉冲信号的计数值，将测量的计数值与温度值进行曲线拟合，找到最适合的拟合阶数一实施例中，可支持到6阶方程的拟合计算。

本申请具体拟合时，可以将温度值作为横坐标，计数值作为纵坐标，得到温度值-计数值曲线，然后采用最小二乘法进行拟合，找到最适合的拟合阶数。

计算模块根据阶数及提取的环境温度值计算多项式拟合公式的各次项系数及所述设定环境温度下的标度因数。

一实施例中，如图2所示，控制电路103包括：

温度采集模块201用于读取温度采集电路102输出的环境温度值。

一实施例中，温度采集模块的接口为I

脉冲计数模块202用于对输出的数字脉冲信号进行计数，得到计数值。

补偿参数存储模块203用于存储设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数。还可以存储环境温度值、计数值等参数。

运算模块204用于根据设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果。

接口模块205用于将环境温度值及数字脉冲信号的计数值输出至测试计算机104，并将标度因数的补偿结果输出至导航计算机。

一实施例中，接口模块205可以通过接口电路206与测试计算机104及加速度计连接。接口电路206可以是蓝牙、互联网、线缆等设备，也可以包含滤波电路及放大电路等，本申请不以此为限。

接口电路206可以实现RS-422接口的逻辑控制，输出补偿计算后的标度因数的补偿结果，同时也可以接收测试计算机发送的温度补偿参数(多项式拟合公式的阶数及各次项系数等)，写入到补偿参数存储模块203。

一实施例中，运算模块包括：标度因数计算模块及补偿结果计算模块。

标度因数计算模块可以用于根据多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算环境温度值下的标度因数；

具体地，可以将多项式拟合公式的阶数及各次项系数带入上述公式(1)中，技术得到环境温度值下的标度因数K。

补偿结果计算模块用于根据设定环境温度下的标度因数、环境温度值下的标度因数、环境温度值下测量得到的脉冲计数值计算所述标度因数的补偿结果。

具体地，可以将设定环境温度下的标度因数、环境温度值下的标度因数、环境温度值下测量得到的脉冲计数值分别带入下述公式(2)中，得到标度因数的补偿结果，实现对当前电流/频率转换电路101输出的脉冲信号计数进行温度补偿。

公式(2)中，K

根据公式(2)的运算，可将所有温度点的计数值拟合到环境温度T为+30℃时的标准值，减小转换电路标度因数的全温变化量，从而减小温漂。

图3为本申请实施例的电流/频率转换电路标度因数温漂的标度因数温漂补偿装置的参数存储方式示意图。如图3所示，当补偿阶数为0时，电流/频率转换电路为标定模式，不需要进行温度补偿计算；当补偿阶数大于0时，进行温度补偿计算，根据补偿阶数值，依次读取K

图4为本申请实施例的电流/频率转换电路标度因数温漂的标度因数温漂补偿装置的标定测试连接图。如图4所示，将电流/频率转换电路101、温度采集电路102及控制电路103放置在温箱中，在工作温度范围内，从低温开始，每10℃一点，测量电流/频率转换电路101的标度因数，并传给测试计算机104；测试计算机104根据全温标定结果，确定多项式拟合阶数n及各次项系数，并回传至电流/频率转换电路101，电流/频率转换电路101将补偿参数存储在补偿参数存储模块203。

补偿参数装订完毕后，设置温箱为非标定温度值，检验电流/频率转换电路101的温度补偿结果。

利用本申请，可降低成本，并且能够解决硬件温补只能线性补偿的缺陷，以及温度补偿点有限的问题；同时不会引入温度敏感器件，不存在温补器件的温漂问题，能够保证补偿精度。

基于与标度因数温漂补偿装置基于同一发明构思，可以用于实现上述实施例所描述的装置，如下面的实施例所述。由于标度因数温漂补偿装置解决问题的原理与标度因数温漂补偿方法相似，因此标度因数温漂补偿方法的实施可以参见标度因数温漂补偿装置的实施，重复之处不再赘述。另外，所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

如图5所示，本申请提供了一种电流/频率转换电路的标度因数温漂补偿方法，该方法可以应用于图1、图2及图3所示的标度因数温漂补偿装置，包括：

S501：控制电路从电流/频率转换电路获取数字脉冲信号，并对所述数字脉冲信号进行计数得到计数值；

S502：所述控制电路获取环境温度值，并将所述环境温度值及所述计数值发送给测试计算机；

S503：所述测试计算机根据所述环境温度值及所述数字脉冲信号的计数值进行曲线拟合，得到设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数；

S504：所述控制电路根据所述设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果。

一实施例中，如图6所示，S503可以包括如下步骤：

S601：提取环境温度值及对应的计数值；

S602：根据提取的环境温度值与对应的计数值进行拟合，得到所述多项式拟合公式的阶数；

S603：根据所述阶数及提取的环境温度值计算所述多项式拟合公式的各次项系数及所述设定环境温度下的标度因数。

一实施例中，如图7所示，S504可以包括：

S701：根据所述多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算环境温度值下的标度因数；

S702：根据所述设定环境温度下的标度因数、环境温度值下的标度因数、环境温度值下测量得到的脉冲计数值计算所述标度因数的补偿结果。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图8，所述电子设备具体包括如下内容：

处理器(processor)801、内存802、通信接口(Communications Interface)803、总线804和非易失性存储器805；

其中，所述处理器801、内存802、通信接口803通过所述总线804完成相互间的通信；

所述处理器801用于调用所述内存802和非易失性存储器805中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：

S501：控制电路从电流/频率转换电路获取数字脉冲信号，并对所述数字脉冲信号进行计数得到计数值；

S502：所述控制电路获取环境温度值，并将所述环境温度值及所述计数值发送给测试计算机；

S503：所述测试计算机根据所述环境温度值及所述数字脉冲信号的计数值进行曲线拟合，得到设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数；

S504：所述控制电路根据所述设定环境温度下的标度因数、多项式拟合公式的阶数及各次项系数计算标度因数的补偿结果。

本申请采用多阶曲线拟合的方式对采集的电流/频率转换电路输出脉冲数进行实时温度补偿，达到了对标度因数全温范围内的补偿效果，解决了现有技术只能进行线性补偿和温度补偿点有限的问题。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本申请中应用了具体实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。