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TWI413790B - 量測校正系統及其方法 - Google Patents

量測校正系統及其方法 Download PDF

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TWI413790B
TWI413790B TW099105321A TW99105321A TWI413790B TW I413790 B TWI413790 B TW I413790B TW 099105321 A TW099105321 A TW 099105321A TW 99105321 A TW99105321 A TW 99105321A TW I413790 B TWI413790 B TW I413790B
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TW099105321A
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Shih Chieh Chao
Chih Wen Huang
Chun Lin Liao
Original Assignee
Tatung Co
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • G01D3/0365—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves the undesired influence being measured using a separate sensor, which produces an influence related signal

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

量測校正系統及其方法
本發明是有關於一種量測校正系統與方法，且特別是有關於一種降低一干擾雜訊的量測校正系統與方法。
在產品開發與科學研究中，正確地測量出近場的強度為一重要課題。但量測過程中，環境雜訊常透過耦合方式滲入連接量測探棒的訊號線內，並與探棒的量測訊號疊加而產生不可忽視之誤差。為了得到準確的量測值，勢必要將耦合雜訊所造成的影響消除。
習知作法通常是在傳輸線上加上數個鐵氧磁體鐵芯(ferrite core)以過濾雜訊中的共模訊號。另外，台灣專利號I224420也提出一種雜訊干擾的抑制方法，其藉由將傳輸線串接於一共模雜訊濾波電路以試圖降低環境雜訊造成的影響。然而，上述兩種的濾波效果皆僅限制在某些頻段，故僅能達到部份的修正效果。
本發明提供一種量測校正系統及方法，用以降低量測過程中環境所產生的干擾雜訊之影響。
本發明提出一種量測校正系統。量測校正系統包括一場量測單元以及一處理單元。場量測單元同時感測一第一待測訊號與一第二待測訊號，並分別對應產生一第一輸出 訊號與一第二輸出訊號，其中第一待測訊號與第二待測訊號極性相反且實質上大小相等。處理單元依據第一輸出訊號與第二輸出訊號推算第一待測訊號。
在本發明之一實施例中，上述之場量測單元包括一第一場量測探棒與一第二場量測探棒。第一場量測探棒感測第一待測訊號，而第二場量測探棒感測第二待測訊號。
在本發明之一實施例中，上述之場量測單元更包括一第一傳輸線以及一第二傳輸線。第一傳輸線耦接第一量測探棒與處理單元之間。第二傳輸線耦接第二量測探棒與處理單元之間。另外，第一傳輸線與第二傳輸線的尺寸與長度均相同且彼此並排，以使場量測單元量測到實質上大小相等的第一待測訊號與第二待測訊號。
在本發明之一實施例中，上述之第一場量測探棒與第二場量測探棒以鏡像對稱的方式排列，以使場量測單元量測到極性相反的第一待測訊號與第二待測訊號。
在本發明之一實施例中，上述之處理單元將第一輸出訊號與第二輸出訊號相減並取平均值，以得到第一待測訊號。
在本發明之一實施例中，上述之處理單元將第一輸出訊號與第二輸出訊號做算術平均以得到干擾雜訊。
在本發明之一實施例中，上述之干擾雜訊包括一共模雜訊與一差模雜訊。
本發明另提出一種量測校正方法。量測校正方法包括以下步驟。首先，同時感測一第一待測訊號與一第二待測 訊號，並分別對應產生一第一輸出訊號與一第二輸出訊號，其中第一待測訊號與第二待測訊號極性相反且實質上大小相等。接著，依據第一輸出訊號與第二輸出訊號推算第一待測訊號。
在本發明之一實施例中，同時感測第一待測訊號與第二待測訊號的方法是藉由將一場量測單元的一第一場量測探棒與一第二場量測探棒以鏡像對稱的方式排列，以量測到極性相反的第一待測訊號與第二待測訊號。
在本發明之一實施例中，同時感測第一待測訊號與第二待測訊號的方法是藉由將場量測單元的一第一傳輸線與一第二傳輸線彼此並排，以量測到實質上大小相等的第一待測訊號與第二待測訊號，其中第一傳輸線與第二傳輸線分別耦接第一場量測探棒與第二場量測探棒，且第一傳輸線與第二傳輸線的尺寸與長度均相同。
在本發明之一實施例中，上述之依據第一輸出訊號與第二輸出訊號推算該第一待測訊號的步驟包括將第一輸出訊號與第二輸出訊號相減並取平均值，以得到第一待測訊號。
在本發明之一實施例中，量測校正方法更包括將第一輸出訊號與第二輸出訊號做算術平均以得到一干擾雜訊。
在本發明之一實施例中，上述之干擾雜訊包括一共模雜訊與一差模雜訊。
基於上述，由於本發明之實施例的第一輸出訊號與第二輸出訊號分別是依據極性相反且實質上大小相等的第一 待測訊號與第二待測訊號所產生，故藉由處理第一輸出訊號與第二輸出訊號能夠去除雜訊干擾並得到第一待測訊號。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示為本發明一實施例之量測校正系統的示意圖。請參照圖1，本實施例的量測校正系統100適於降低一干擾雜訊，且包括一場量測單元110以及一處理單元120。場量測單元110同時感測極性相反且實質上大小相等的一待測訊號DP1與一待測訊號DP2，並分別對應產生一輸出訊號V1與一輸出訊號V2。處理單元120依據輸出訊號V1與輸出訊號V2推算待測訊號DP1，其中處理單元120例如包括示波器或其他量測儀器。
如圖1所示，場量測單元110包括一場量測探棒112a與一場量測探棒112b。當場量測探棒112a感測待測訊號DP1時，場量測探棒112b亦同時感測待測訊號DP2。另外，場量測探棒112a與場量測探棒112b例如是磁場探棒。除此之外，在其他實施例中，場量測探棒112a與場量測探棒112b亦可是電場探棒。
值得注意的是，在本實施例中，場量測探棒112a與場量探測棒112b實質上為相同的量測探棒，惟二者排列方式不同。而不同的排列方式是為了使同時感測到的待測訊 號DP1、DP2具有相反極性。舉例而言，在本實施例中，場量測探棒112a與場量測探棒112b是藉由以鏡像對稱的方式排列，以使得場量測探棒112a與場量測探棒112b在同時間所分別感測到的待測訊號DP1與待測訊號DP2具有相反極性。詳細來說，假設當記號A1朝向+y方向而使場量測探棒112a所感測到的場為正極性時，則記號A2朝向-y方向的場量測探棒112b會同時感測到負極性的場。亦即，場量測單元110會同時感測到相反極性待測訊號DP1與待測訊號DP2。另一方面，設計者可依場量測探棒的設計自行調整相對排列方向，以使兩場量測探棒所分別產生的待測訊號為相反極性。也就是說，場量測探棒112a與112b的排列方式並不受限於圖1，只要能使兩場量測探棒所量測的訊號為相反極性的排列方式或作法，便落入本發明的保護範圍內。
請繼續參照圖1，場量測單元110還包括一傳輸線114a與一傳輸線114b。傳輸線114a耦接場量測探棒112a與處理單元120之間，而傳輸線114b耦接場量測探棒112b與處理單元120之間。傳輸線114a、114b分別用以傳輸待測訊號DP1、DP2。在本實施例中，傳輸線114a與傳輸線114b特性相同(例如尺寸與長度均相同)且彼此並排，以使傳輸線114a、114b所受的雜訊耦合程度相同。
在量測的過程中，場量測探棒112a、112b或傳輸線114a、114b皆會受到外界雜訊的干擾，以致於傳入處理單元120內的訊號包含了所欲量測的待測訊號DP1與雜訊訊 號。詳細來說，傳輸線114a、114b上的干擾雜訊大致分為差模雜訊(differential mode signal)與共模雜訊(common mode signal)。而場量測探棒112a、112b所量到的待測訊號DP1、DP2會以差模訊號形式分別送至傳輸線114a、114b。另一方面，在量測過程中，環境的雜訊也會待續耦合進傳輸線114a、114b內。而這些干擾雜訊一部份以共模訊號的形式加入，另一部份則以差模訊號的形式加入。
在本實施例中，處理單元120量到的輸出訊號V1與V2可分別表示為：V1=DP1+DN1+CN1 (1)
V2=DP2+DN2+CN2 (2)，其中DN1、DN2代表干擾雜訊的差模雜訊，而CN1、CN2代表干擾雜訊的共模雜訊。承上述，由於場量測探棒112a、112b的排列方向不同，且傳輸線114a、114b尺寸相同且位置並排，故各個訊號的大小關係為：DP1=-DP2
DN1=DN2
CN1=CN2
由上述可知，處理單元120便能依據輸出訊號V1與輸出訊號V2推算待測訊號DP1。詳細來說，藉由將(1)式的輸出訊號V1與(2)式的輸出訊號V2相減並取平均值，便能得到待測訊號DP1。亦即，VA=1/2(V1-V2)=DP1=-DP2。此處的VA即為所欲量測的待測訊號DP1，且此訊號已幾乎完全扣除共模雜訊CN1與差模雜訊DN1。整體而言，由於 雜訊對傳輸線114a、114b的耦合量是一致的，故量測校正系統100能有效抑制干擾雜訊造成的影響，而將待測訊號DP1從輸入訊號V1中分離出來。另外，也因為干擾雜訊的大小並不會影響待測訊號的計算結果，故本實施例的量測校正系統100很適合用來量測變動較大的暫態訊號。
另一方面，處理單元120亦可將(1)式的輸出訊號V1與(2)式的輸出訊號V2做算術平均以得到干擾雜訊。亦即，VB=1/2(V1+V2)=DN1+CN1=DN2+CN2。此處的VB即為環境影響的雜訊強度，其包含了共模雜訊DN1(或DN2)與差模雜訊CN1(或CN2)的疊加結果。除此之外，在其他實施例中，量測校正系統100可包括多個場量測單元110以對不同的場訊號進行量測，其中每一場量測單元的操作方式與前述相同，在此便不加贅述。
從另一的角度觀看，本實施例亦提出一種量測校正方法，其適於降低一干擾雜訊。圖2繪示為量測校正方法的流程圖。請參照圖2，亦即，同時感測極性相反且實質上大小相反的第一待測訊號(例如待測訊號DP1)與第二待測訊號(例如待測訊號DP2)，並分別對應產生第一輸出訊號(例如輸出訊號V1)與第二輸出訊號(例如輸出訊號V2)(步驟S110)。接著，依據第一輸出訊號與第二輸出訊號推算第一待測訊號(步驟S120)。另外，在執行步驟S110之前更可包括將場量測單元的第一場量測探棒(例如場量測探棒112a)與第二場量測探棒(例如場量測探棒112b)以鏡像對稱的方式排列(步驟S130)。除此之外， 在執行步驟S110還可包括將場量測單元的第一傳輸線(例如傳輸線114a)與第二傳輸線(例如傳輸線114b)彼此並排，其中第一傳輸線與第二傳輸線特性相同(例如尺寸與長度均相同)(步驟S140)。
綜上所述，由於本發明之實施例的兩待測訊號極性相反且實質上大小相等，故藉由對兩輸出訊號進行不同的數學運算，便能將待測訊號與雜訊干擾從兩輸出訊號中分離出來，進而得到較為準確的待測訊號。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧量測校正系統
110‧‧‧場量測單元
112a、112b‧‧‧場量測探棒
114a、114b‧‧‧傳輸線
120‧‧‧處理單元
A1、A2‧‧‧記號
DP1、DP2‧‧‧待測訊號
V1、V2‧‧‧輸出訊號
S110~S120‧‧‧步驟
DN1、DN2‧‧‧差模雜訊
CN1、CN2‧‧‧共模雜訊
圖1繪示為本發明一實施例之量測校正系統的示意圖。
圖2繪示為量測校正方法的流程圖。
100‧‧‧量測校正系統
110‧‧‧場量測單元
112a、112b‧‧‧場量測探棒
114a、114b‧‧‧傳輸線
120‧‧‧處理單元
A1、A2‧‧‧記號
DP1、DP2‧‧‧待測訊號
V1、V2‧‧‧輸出訊號
DN1、DN2‧‧‧差模雜訊
CN1、CN2‧‧‧共模雜訊

Claims (11)

  1. 一種量測校正系統，包括：一場量測單元，同時感測一第一待測訊號與一第二待測訊號，並分別對應產生一第一輸出訊號與一第二輸出訊號，其中該第一待測訊號與該第二待測訊號極性相反且實質上大小相等；以及一處理單元，依據該第一輸出訊號與該第二輸出訊號推算該第一待測訊號，並將該第一輸出訊號與該第二輸出訊號做算術平均以得到一干擾雜訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之量測校正系統，其中該場量測單元包括一第一場量測探棒與一第二場量測探棒，該第一場量測探棒感測該第一待測訊號，而該第二場量測探棒感測該第二待測訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之量測校正系統，其中該場量測單元更包括：一第一傳輸線，耦接該第一量測探棒與該處理單元之間；以及一第二傳輸線，耦接該第二量測探棒與該處理單元之間，其中該第一傳輸線與該第二傳輸線的尺寸與長度均相同且彼此並排，以使該場量測單元量測到實質上大小相等的該第一待測訊號與該第二待測訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之量測校正系統，其中該第一場量測探棒與該第二場量測探棒以鏡像對稱的方式排列，以使該場量測單元量測到極性相反的該第一待測 訊號與該第二待測訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之量測校正系統，其中該處理單元將該第一輸出訊號與該第二輸出訊號相減並取平均值，以得到該第一待測訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之量測校正系統，其中該干擾雜訊包括一共模雜訊與一差模雜訊。
  7. 一種量測校正方法，包括：同時感測一第一待測訊號與一第二待測訊號，並分別對應產生一第一輸出訊號與一第二輸出訊號，其中該第一待測訊號與該第二待測訊號極性相反且實質上大小相等；依據該第一輸出訊號與該第二輸出訊號推算該第一待測訊號；以及將該第一輸出訊號與該第二輸出訊號做算術平均以得到一干擾雜訊。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之量測校正方法，其中同時感測該第一待測訊號與該第二待測訊號的方法是藉由將一場量測單元的一第一場量測探棒與一第二場量測探棒以鏡像對稱的方式排列，以量測到極性相反的該第一待測訊號與該第二待測訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之量測校正方法，其中同時感測該第一待測訊號與該第二待測訊號的方法是藉由將該場量測單元的一第一傳輸線與一第二傳輸線彼此並排，以量測到實質上大小相等的該第一待測訊號與該第二待測訊號，其中該第一傳輸線與該第二傳輸線分別耦接該 第一場量測探棒與該第二場量測探棒，且該第一傳輸線與該第二傳輸線的尺寸與長度均相同。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之量測校正方法，其中依據該第一輸出訊號與該第二輸出訊號推算該第一待測訊號的步驟包括將該第一輸出訊號與該第二輸出訊號相減並取平均值，以得到該第一待測訊號。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之量測校正方法，其中該干擾雜訊包括一共模雜訊與一差模雜訊。
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