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测控技术与仪器 论文
一种宽动态范围的智能测量系统设计
摘要：介绍一种宽动态范围的智能测量系统的设计及其中几项关键技术；自校零与自校
准技术、程控放大和程控滤波电路的原理和实现途径。
关键词：智能测量系统 自校零 自校准 程控放大 程控滤波
在电磁无损检测系统中，信号调理是一个重点和难点。由于信号的幅度小，只有μV/
mV级，对于不同的材料、形状、缺陷类型，拾取的信号差别很大，动态范围宽；而且由
于信号的干扰源多，有时甚至掩盖掉缺陷信号，很难辨识是缺陷信号还是干扰信号。工
作不同的材质、形状、尺寸，不同的缺陷类型，不同的测量速度，得到的信号频谱不同
，干扰信号的特点也不同。
根据测量信号的特点，为了提高测量精度，满足传感器输出的微小信号在各种状态下的
放大调节，同时能够有效地抑制干扰信号，可靠地检测出缺隐信号，常常需要高精度的
测量放大器和合适的滤波器。因事先不知道被测信号的大小，用微控制器来检测，从而
控制放大器的放大倍数，能将信号调到最佳，获得最佳测量数据。又因为不知控制系统
中激励信号的频率以及在不同的环境条件下的干扰情况，因此，为了实现大动态范围、
多干扰因素的检测系统的智能化，程控放大与程控滤波是必然的选择，以实现软件与硬
件有机地结合。这是目前比较新颖、实用的电路设计。
1 系统组成
智能测量系统的原理框图如图1所示。它主要由电压基准源MAX6062和乘法型D/A转换
器MAX501实现可变电压标准；由多路开关MAX313对信号进行切换，使零点标准值、参考
标准值和待测信号分别送入前置放大电路，前置放大电路设计成固定增益的形式。放大
后信号输入到程控滤波器MAX262和程控放大电路MAX501。滤波放大后的待测信号分成两
路，一路经有效值转换电路转换成有效值，经上下限比较电路判断是否过量程，如果过
量程，减小放大倍数，直到在量程范围内。这时，切换到A/
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