采用时间标签抗干扰算法的高精度直流电压测量

沙林秀，李小锐

（1.陕西省钻机控制重点实验室 陕西 西安 710068；2.陕西榆林电力设计院 陕西 榆林719000）

对于非电量的测量主要是通过将非电量转换为电压来实现测量，因而设计完成高精度的仪器仪表精度主要环节是提高电压测量精度。本设计采用高精度、五位半的AD转换芯片HI-7159A完成电压测量，并从软硬件两个方面着手提高电压测量精度和算法时效。1）从软件着手，采用高时效、高精度的一种改进的采样滤波方法，即带时间标签的移动脉冲抗干扰平均的滤波算法，缩短了算法的时间，加快了采样的速度；2）从硬件着手，如采用精密电阻构成的衰减器、斩波稳零式高精度运算放大器ICL7650和高精度AD转换芯片，提高转换精度。同时采用AT89CS52单片机，并将其频率设定在40 MHz，以提高采样的速度。

图1 系统硬件结构图Fig.1 Hardware Structure of System

1 系统硬件结构及功能

采用改进移动脉冲抗干扰算法实现直流电压高精度测量系统的硬件上主要由3部分组成：数据采集、数据转换处理和显示。其系统的硬件结构图如图1所示。

1）数据采集 该环节包括电压输入、衰减器、RJ2型继电器组成的多路选通和斩波稳零ICL7650运算放大器构成，实现0～200 V DC电压的采集。其中电压输入范围为0～200 V DC， 衰减器由 4 个精密电阻 1 kΩ，9 kΩ，10 kΩ，100 kΩ 组成，两个RJ2型继电器构成的电压量程的自动切换以及ICL7650斩波稳零式高精度运算放大器。其中斩波稳零式高精度运算放大器电路如图2所示。

图2中，ICL7650是 Intersil公司利用动态校零技术和CMOS工艺制作的斩波稳零式高精度运放，它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点。……