本發(fā)明涉及特種設備的信息化檢測領域，具體涉及一種基于運算放大器的交流電磁場信號增益自適應調節(jié)系統(tǒng)。

背景技術：

1、特種設備進行檢測時，需要檢測相應設備或工件的材質或者厚度，檢測時可通過電磁檢測儀進行檢測，通過電磁檢測儀檢測工件的交流電磁信號時，目前同類產品多數(shù)仍采用手動方式調節(jié)增益的方式，當待測工件材質、厚度等發(fā)生變化時，實際信號數(shù)值會發(fā)生變化，進而無法有效反應缺陷特征。針對以上問題，設計了一款包含運算放大器、可編程數(shù)字電位器、接口電路、單片機系統(tǒng)的信號增益自適應調節(jié)電路，輸入信號通過接口電路傳入，通過運算放大器、可編程數(shù)字電位器及附屬電阻電容組成的偏置放大電路處理后傳出，通過對輸出信號數(shù)值大小的判斷，控制可編程數(shù)字電位器的阻值分布，進而改變偏置放大電路的增益，已實現(xiàn)增益自動調節(jié)的目的。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于交流電磁場信號增益自適應調節(jié)的代諾魯裝置，目的是實現(xiàn)放大電路的增益自動調節(jié)。

2、本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術解決方案是：

3、一種用于交流電磁場信號增益自適應調節(jié)的代諾魯裝置，包括：pcb電路板，電路板設有安裝孔，通過安裝孔進行固定；運算放大器，焊接于pcb電路板上；可編程數(shù)字電位器，焊接于pcb電路板上；接口電路，焊接于pcb電路板上；單片機系統(tǒng)，接于pcb電路板上。

4、優(yōu)選的，還包括附屬電阻電容，運算放大器、可編程數(shù)字電位器及附屬電阻電容組成偏置放大電路，需要檢測的交流電磁場信號由接口電路傳入代諾魯裝置中的信號采集器中，進而進入偏置放大電路中。

5、優(yōu)選的，交流電磁場信號經偏置放大電路分析后傳出至單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)通過對輸出信號數(shù)值大小的判斷，控制可編程數(shù)字電位器的阻值分布，進而改變偏置放大電路的增益。

6、本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于交流電磁場檢測設備信號預處理階段增益自適應調節(jié)的方法。

7、本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，采用的技術解決方案是：

8、一種用于交流電磁場檢測設備信號預處理階段增益自適應調節(jié)的方法，采用上述代諾魯裝置，具體包括以下步驟：

9、s1、打開電源開關，裝置上電后開始運行整個算法流程；

10、s2、外部交流電磁場信號經過接口電路傳入運算放大器、可編程數(shù)字電位器及附屬電阻電容組成的放大電路中；

11、s3、單片機系統(tǒng)通過pcb電路板走線接收經過運算放大器與可編程數(shù)字電位器組成的放大電路調制后的信號，并將模擬信號轉化為數(shù)字信號；

12、s4、在單片機系統(tǒng)中，單片機對轉化后的數(shù)字信號進行處理，將單片機系統(tǒng)獲取到的傳入數(shù)據(jù)的數(shù)值記為，期望的數(shù)值大小記為；可編程電位器的當前阻值記為，初始阻值記為；運算放大器的當前增益記為，初始阻值記為；

13、s5、根據(jù)可能存在的干擾信號，本裝置電路板中的主控單片機電路部分，對數(shù)據(jù)進行相應的數(shù)字濾波，主要濾除可能存在的波動干擾信號，采用滑動平均濾波算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時處理，并輸出該部分濾波；滑動平均濾波算法中的部分濾波函數(shù)輸入輸出關系為：

14、 ?；

15、其中，為濾波后輸出的最新數(shù)據(jù)，為前一時刻濾波后的數(shù)據(jù)，為濾波器長；為最新的原始數(shù)據(jù)，為前個時刻濾波器的原始數(shù)據(jù)；其中，傳入數(shù)據(jù)濾波后記作；

16、s6、根據(jù)濾波輸出后的數(shù)值序列進行相應偏差值的計算：；根據(jù)上述公式分別計算當前數(shù)據(jù)與期望數(shù)據(jù)的差值，記作；

17、s7、根據(jù)傳入數(shù)據(jù)與期望數(shù)據(jù)大小的差值進行電位器阻值的確定：；其中為經驗確定的比例系數(shù)；

18、s8、當可編程電位器阻值發(fā)生變化時，運算放大器部分的電路增益會相應的發(fā)生變化，其關系式如下：；其中為固有增益比例，是運算放大器電路部分的固有參數(shù)；

19、s9、通過上述環(huán)節(jié)后，單片機系統(tǒng)獲取到的傳入數(shù)據(jù)將會由于增益改變而發(fā)生數(shù)值大小上的變化，如此循環(huán)往復，便可實現(xiàn)實時的動態(tài)調整。

20、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明涉及特種檢測領域，用于交流電磁場檢測設備信號預處理階段增益的自適應調節(jié)。本專利中的控制方法主要依托對于信號幅值的判斷與計算來確定數(shù)字電位器的阻值大小，進而去控制運算放大電路增益的改變，能夠實現(xiàn)交流電磁場信號檢測過程中的增益動態(tài)調節(jié)，防止數(shù)據(jù)溢出導致測量出現(xiàn)問題。

技術特征：

1.一種用于交流電磁場信號增益自適應調節(jié)的代諾魯裝置，其特征在于，包括：pcb電路板，電路板設有安裝孔，通過安裝孔進行固定；運算放大器，焊接于pcb電路板上；可編程數(shù)字電位器，焊接于pcb電路板上；接口電路，焊接于pcb電路板上；單片機系統(tǒng)，接于pcb電路板上。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于交流電磁場信號增益自適應調節(jié)的代諾魯裝置，其特征在于，還包括附屬電阻電容，運算放大器、可編程數(shù)字電位器及附屬電阻電容組成偏置放大電路，需要檢測的交流電磁場信號由接口電路傳入代諾魯裝置中的信號采集器中，進而進入偏置放大電路中。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于交流電磁場信號增益自適應調節(jié)的代諾魯裝置，其特征在于，交流電磁場信號經偏置放大電路分析后傳出至單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)通過對輸出信號數(shù)值大小的判斷，控制可編程數(shù)字電位器的阻值分布，進而改變偏置放大電路的增益。

4.一種用于交流電磁場檢測設備信號預處理階段增益自適應調節(jié)的方法，其特征在于，采用上述權利要求1至3中任意一項所述的用于交流電磁場信號增益自適應調節(jié)的代諾魯裝置，具體包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開一種基于運算放大器的交流電磁場信號增益自適應調節(jié)系統(tǒng)，包括運算放大器、可編程數(shù)字電位器、接口電路、單片機最小系統(tǒng)這四個部分，控制對象為運算放大器部分的比例變換增益，這四部分位于同一電路板上，外部信號由接口電路傳入系統(tǒng)中后，通過運算放大器、可編程數(shù)字電位器及附屬電阻電容組成的偏置放大電路處理后傳出至單片機最小系統(tǒng)，通過對輸出信號數(shù)值大小的判斷，控制可編程數(shù)字電位器的阻值分布，進而改變偏置放大電路的增益，實現(xiàn)增益自動調節(jié)。

技術研發(fā)人員：王磊,胡冠群,任傳鶴
受保護的技術使用者：濟寧市特種設備檢驗研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6