[发明专利]非线性函数发生器与函数变换器及通用非线性校正器

说明书

技术领域

本发明涉及非线性函数发生器与函数变换器及通用非线性校正器，属于信号变换、自动控制与测量技术领域。

背景技术

线性是非线性的一种特殊情况，非线性更具普遍性，相对线性而言，非线性更多样、更丰富多彩，但也更复杂。函数变换即非线性函数变换，通常有单值函数变换与周期函数变换等形式。函数变换器是其传输特性(或传递函数)为非线性函数的变换器，函数变换器产生的非线性函数理论上是无穷多样的，但目前能产生非线性特性的器件不是很多，如何用现有的非线性器件经运算变换产生多样的非线性函数是很有意义的。

非线性校是是非线性函数的一种特殊应用形式，在系统的检测环节中常常存在着非线性误差，需要通过非线性校正器来校正系统输出(如图1所示)，使系统输出与被测物理量之间成线性关系。

非线性校正器可分为模拟非线性校正器与数字非线性校正器两种形式。数字非线性校正器需要采用数字电路或单片机系统实现，电路复杂、成本高。模拟非线性校正器较为简单、响应速度快、成本低，但目前的模拟非线性校正器调整不够方便、通用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供用模拟电路实现的非线性函数发生器与输入输出比例均可调的函数变换器、三种形式的非线性校正器与带零位调整的通用非线性校正器及高输入阻抗的高阻型非线性校正器与高阻型通用非线性校正器，解决在非线性补偿时补偿幅度的调整与补偿范围(量程)调整的相互耦合影响造成的补偿参数调整的困难问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

非线性函数发生器的输出电压与输入电压呈非线性的函数关系，非线性函数发生器是函数变换器的重要组成部分，而函数变换器是非线性校正器的重要组成部分，非线性校正器是通用非线性校正器的主要组成部分，高阻型非线性校正器主要由非线性校正器构成，高阻型通用非线性校正器主要由通用非线性校正器构成。

一种非线性函数发生器，有一个输入端与一个输出端，根据结构形式的不同可分为单值非线性函数发生器与周期非线性函数发生器两类，单值非线性函数发生器又有简易型与合成型、反相折线型与同相折线型四种形式，而周期非线性函数发生器也有反相三角波合成型与同相三角波合成型、反相正弦波合成型与同相正弦波合成型四种形式：

简易型单值非线性函数发生器由运放、电位器、非线性元件与多个电阻组成，运放的同相输入端接电位器的滑动端，电位器的二个固定端一端通过电阻接非线性函数发生器的输入端、另一端通过电阻接地，运放的反相输入端通过非线性元件与电阻的串联电路接非线性函数发生器的输入端、同时通过电阻接运放的输出端，运放的输出端接为非线性函数发生器的输出端。

合成型单值非线性函数发生器由运放、电位器与多个非线性元件、多个电阻组成，将多个电阻与非线性元件并联的电路串联组成非线性组合电路，运放的同相输入端接电位器的滑动端，电位器的二个固定端一端通过电阻接非线性函数发生器的输入端、另一端通过电阻接地，运放的反相输入端通过电阻接非线性函数发生器的输入端、同时通过非线性组合电路接运放的输出端，运放的输出端接为非线性函数发生器的输出端。

简易型与合成型单值非线性函数发生器的传输特性为一三象限对称或二四象限对称、与直角坐标系横轴形成封闭图形(与横轴除原点外两侧各有一个交点)的光滑单值非线性曲线。

反相折线型单值非线性函数发生器由多个反相饱和放大器与平衡加法器组成，反相饱和放大器有一个输入端与一个输出端，平衡加法器有与反相饱和放大器个数相等的信号输入端、一个平衡输入端与一个输出端，所有反相饱和放大器的输入端同时接非线性函数发生器的输入端，同时所有反相饱和放大器的输出端分别与平衡加法器的相应信号输入端连接，平衡加法器的平衡输入端接非线性函数发生器的输入端，平衡加法器的输出端接为非线性函数发生器的输出端；所述的平衡加法器由运放与多个电阻组成，运放的同相输入端通过电阻接地，运放的反相输入端通过电阻接平衡加法器的平衡输入端、通过多个电阻分别接平衡加法器的多个信号输入端、并通过电阻接运放的输出端，运放的输出端接为平衡加法器的输出端。