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专利号: 2024107496764
申请人: 成都理工大学工程技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.抗共模干扰的数字辐射量热诊断方法,其特征在于,包括:S1、利用FPGA核心板产生阶梯混合交流数字信号,阶梯混合交流数字信号包括两个峰峰值不同的交流数字信号,每一段阶梯混合交流数字信号的时间长度为△t;

S2、利用数模转换电路将阶梯混合交流数字信号转换为阶梯交流模拟信号;

S3、将阶梯交流模拟信号进行放大,得到交流驱动信号;

S4、将交流驱动信号加载到惠斯通电桥,测量电阻的阻值受辐射影响而产生变化,输出差分电压信号;

S5、利用差分放大电路对差分电压信号进行放大;

S6、利用模数转换电路将放大后的差分电压信号转换为数字信号;

S7、将数字信号输入FPGA核心板,FPGA核心板运行apFFT‑FFT算法,得到幅度值,进而计算辐射功率;

差分电压信号Uo根据公式

进行计算,其中,X(k)是FFT运算得到的幅度值,Xap(k)是apFFT运算得到的幅度值,X(k)和Xap(k)分别根据公式进行计算,其中,A为信号幅度,N为频谱运算的点数,β为信号的初相位;

将两个信号的幅度分别表示为Uo1和Uo2,假设因线路不平衡导致共模电压到差模电压转换产生的噪音信号Ucd,则得到其中,Ux1和Ux2为惠斯通电桥在两个峰峰值不同的信号下产生的差分电压信号,根据公式进行计算,其中,Ui1和Ui2为交流驱动信号,Rr为惠斯通电桥的参照电阻,Rm为惠斯通电桥的测量电阻;

从而得

将该公式两端相减,得到

假设

进而得到

将连续测得的Ux1(n)或Ux2(n)作为U(n),代入辐射功率计算公式得到辐射功率P(n),其中,k为标定常数;τ为探测器的冷却时间;整体检测时间长度为N*△t。

2.如权利要求1所述的抗共模干扰的数字辐射量热诊断方法,其特征在于,步骤S3中,先将阶梯交流模拟信号输入隔离电路,经过隔离后再进行放大;

步骤S6中,先将将放大后的差分电压信号输入隔离电路,经过隔离后再进行模数转换。

3.如权利要求1所述的抗共模干扰的数字辐射量热诊断方法,其特征在于,步骤S3中,先利用信号放大电路对阶梯交流模拟信号进行初次放大,再利用扩流电路进行二次放大,使得阶梯交流模拟信号的峰峰值扩大至原来的10倍。

4.采用权利要求1所述抗共模干扰的数字辐射量热诊断方法的抗共模干扰的数字辐射量热诊断装置,其特征在于,包括:FPGA核心板,用于产生阶梯混合交流数字信号,阶梯混合交流数字信号包括两个峰峰值不同的交流数字信号,每一段阶梯混合交流数字信号的时间长度为△t;还用于运行apFFT‑FFT算法,计算辐射功率;

数模转换电路,用于将阶梯混合交流数字信号转换为阶梯交流模拟信号;

放大电路,用于将阶梯交流模拟信号进行放大,得到交流驱动信号;

惠斯通电桥,用于检测等离子体热辐射并输出差分电压信号;

差分信号传输电缆,用于传输差分电压信号;

差分放大电路,用于对差分电压信号进行放大;

模数转换电路,用于将放大后的差分电压信号转换为数字信号。

5.如权利要求4所述的抗共模干扰的数字辐射量热诊断装置,其特征在于,所述惠斯通电桥包括4个相同的电阻,四个电阻依次串联形成回路,且两个不相邻的电阻作为测量电阻,另外两个电阻作为参照电阻。

6.如权利要求4所述的抗共模干扰的数字辐射量热诊断装置,其特征在于,数模转换电路和放大电路之间、模数转换电路与差分放大电路之间均设置有隔离电路。

7.如权利要求4所述的抗共模干扰的数字辐射量热诊断装置,其特征在于,所述放大电路包括信号放大电路和扩流电路。