一種模擬信號採集方法及裝置與流程
2023-06-11 06:08:01
本發明涉及模擬信號採集技術領域，具體涉及一種模擬信號採集方法及裝置。
背景技術：
將模擬信號轉換為數位訊號的電路稱為模數轉換器(Analog to Digital Converter)，即AD轉換器。模擬信號與數位訊號之間的相互轉換具有非常重要的意義。首先，數位訊號具有結構簡單、抗幹擾能力強、穩定性好、設計及測試自動化程度高、易於實現大規模集成等優點，用數位訊號來處理模擬信號在信號傳輸、處理、存儲、輸出與顯示保密性等方面都具有非常明顯的優勢。其次，隨著集成電路工藝的進步和數字集成電路技術的迅速發展，數字集成電路的性能不斷提高，規模越來越大，成本不斷降低，所以採用數位訊號處理技術來處理模擬信號已變得十分普遍。
在前裝車載電子標籤(On board Unit，OBU)模擬信號採集系統，對模數轉換電路提出了高解析度、低功耗和便於小型化的多重嚴格要求。這就需要有新的技術來優化模擬信號的採集方法。
在現有的模數轉換信號採集方法中，普遍用解析度和量程這兩個通用指標來衡量系統的工作性能：
一、解析度。解析度是模數轉換過程最關心的指標，決定了採集系統的測量精度。AD晶片會提供自身模數轉換位數n(一般為8，10，12等)，假設的參考電壓為Vref，在不考慮誤碼率等其他擾動參數的話，根據晶片的轉換位數及參考電壓值，就可以計算出該AD晶片的解析度為假設n為10，則2n等於1024，Vref等於5V，則解析度為4.9mV。這種測量系統存在的問題是，當被測信號較小時，需要用運放來提升信號幅值，否則測量誤差會非常高。比如，對於一級測量儀表而言，需要保證全測量範圍內滿足誤差不超過0.1％的測量精度，10位AD晶片解析度滿足了精度要求，假設被測信號為2.5V，當被測信號向上漂移0.1％時，即信號變為2.5025V時，一級表應分辨出來這種變化，但實際上，該AD晶片的最小解析度為5mV，無法辨別2.5mV的信號波動。這就導致，理論上可以實現0.1％精度的晶片，實際上解析度是不夠的。現階段為了彌補這個缺點，通常採用的手段是使用更高轉換位數的AD晶片，留出足夠的解析度裕量。而這種做法所帶來的問題就是，成本的大幅度提升，高精度AD晶片價格不菲。究其根本原因，是因為普通的AD採樣電路拓撲的Vref都是定值，因此解析度不會跟隨待測量一起變化。
二、量程。普通採樣電路對量程的要求是量程越寬越好，但過寬的量程意義不大，在滿足電路採樣範圍需求的情況下，適當放寬一點量程是普遍的做法。量程主要受到兩個方面的條件制約：圖1示出了現有的模數轉換晶片的電路拓撲圖，AD晶片的Vref輸入在晶片內部會被多級分壓，模擬輸入與分壓後的Vref的值進行對比，最後獲得模擬輸入的數字量，因此待測信號的電壓幅值不得高於Vref。2.上述解析度中解釋了，當輸入電壓幅值過小時，測量電路的準確級會下降，因此待測信號的下限也受到了限制。通過上述兩個條件，可以獲得普通AD採樣電路可以準確採樣區間，這個區間就叫做量程。一般來講，在量程內，測量電路要保證一定的準確級，即滿足解析度的要求。普通採樣電路存在的主要問題是，待測信號上限是受到Vref嚴格控制的，通用的做法是，待測信號工作在最高的情況也不要超過80％Vref。
綜上所述，現有的模擬信號採集方法存在以下問題：解析度為定值，無法適應輸入信號的變化；量程上限受到參考電壓Vref的制約，當輸入信號過大時，只能通過調節增益、分壓或傳感器等手段降低幅值後再測量；測量功耗較大。
技術實現要素：
本發明實施例提供一種模擬信號採集方法及裝置，用於解決現有的模擬信號採集方法中量程受到模數轉換器的參考電壓制約、測量功耗大以及測量小信號精度下降的問題。
本發明實施例提供了一種模擬信號採集方法，包括：
將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端；
將待測量模擬信號輸入至所述模數轉換器的參考電壓端；
獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號；
根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
可選地，所述模數轉換器包括多個模擬量輸入端；
將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端，包括：
將多路基準電壓分別輸入至模數轉換器的對應的模擬量輸入端；
獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號，包括：
獲取所述模數轉換器的輸出的多路數位訊號。
可選地，根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：
根據所述多路數位訊號從所述多個基準電壓中確定目標基準電壓；
根據所述目標基準電壓和對應的數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
可選地，所述多路基準電壓是由直流電壓源產生的，所述多路基準電壓之間存在比例關係。
可選地，所述多路基準電壓之間的比例關係為：
Vbase1＝k1×Vbase2＝k2Vbase3……＝knVbasen
其中，Vbase1為第一路基準電壓，Vbase2為第二路基準電壓，Vbase3為第三路基準電壓，Vbasen為第n路基準電壓；k1、k2……kn大於1；k1<k2<kn。
可選地，根據所述多路數位訊號從所述多個基準電壓中確定目標基準電壓，包括：
當待測量模擬信號的值大於第一路基準電壓Vbase1，將所述第一路基準電壓Vbase1確定為所述目標基準電壓；
當待測量模擬信號的值大於第二路基準電壓Vbase2小於第一路基準電壓Vbase1時，將所述第二路基準電壓Vbase2確定為所述目標基準電壓；
當待測量模擬信號的值大於第n路基準電壓Vbasen小於第n-1路基準電壓Vbasen-1時，將所述第n路基準電壓Vbasen確定為所述目標基準電壓。
可選地，根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：
根據如下公式獲取所述待測量模擬信號的值：
其中，Vin為所述待測量模擬信號的值；Vbase為所述基準電壓的值；n為所述模數轉換器的轉換位數；X0為所述數位訊號的值。
本發明實施例提供了一種模擬信號採集裝置，包括：
基準電壓輸入單元，用於將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端；
待測模擬信號輸入單元，用於將待測量模擬信號輸入至所述模數轉換器的參考電壓端；
數位訊號獲取單元，用於獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號；
待測量模擬信號值獲取單元，用於根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
可選地，所述模數轉換器包括多個模擬量輸入端；
所述基準電壓輸入單元進一步用於：
將多路基準電壓分別輸入至模數轉換器的對應的模擬量輸入端；
所述數位訊號獲取單元進一步用於：
獲取所述模數轉換器的輸出的多路數位訊號。
可選地，所述待測量模擬信號值獲取單元進一步用於：
根據所述多路數位訊號從所述多個基準電壓中確定目標基準電壓；
根據所述目標基準電壓和對應的數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
本發明實施例提供的模擬信號採集方法及裝置，將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端；將待測量模擬信號輸入至所述模數轉換器的參考電壓端；獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號；根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。本發明實施例實現對高位信號的直接測量；同時本發明實施例的基準電壓幅值可以低於待測量模擬信號的值，降低了對參考電壓的要求，可以使用幅值很低的基準電壓，降低了測量功耗，並且提高了測量精度。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現有的模數轉換晶片的電路拓撲圖；
圖2是本發明一個實施例的模擬信號採集方法的流程示意圖；
圖3是本發明一個實施例的模擬信號採集方法的電路圖；
圖4是本發明另一個實施例的模擬信號採集方法的電路圖；
圖5是本發明另一個實施例的模擬信號採集方法的電路圖；
圖6是本發明另一個實施例的模擬信號採集方法的電路圖；
圖7是本發明一個實施例的對OBU的電池的模擬信號採集方法的原理圖；
圖8是本發明一個實施例的模擬信號採集裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
圖2是本發明一個實施例的模擬信號採集方法的流程示意圖。圖3是本發明一個實施例的模擬信號採集方法的電路圖。如圖2所示，該實施例的方法包括：
S21：將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端；
S22：將待測量模擬信號輸入至所述模數轉換器的參考電壓端；
S23：獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號；
S24：根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
如圖3所示，圖中模數轉換器有電源輸入管腳1與電源相連接；數字量輸出管腳2將模數轉換結果即數位訊號以數字量形式輸出；GND管腳3與地相連接；Vref為參考電壓端4與Vin相連接，其中Vin是待測量模擬信號；Vin1+為模擬量輸入端與Vbase連接，其中Vbase為基準電壓，是一個固定值；其餘管腳Vin2+到Vinn+均為該晶片的其他模擬量輸入通道。
本發明實施例提供的模擬信號採集方法實現對高位信號的直接測量；同時本發明實施例的基準電壓幅值可以低於待測量模擬信號的值，降低了對參考電壓的要求，可以使用幅值很低的基準電壓，降低了測量功耗，並且提高了測量精度。
在本發明實施例的一種優選的實施方式中，為了提高解析度，所述模數轉換器包括多個模擬量輸入端；
相應地，將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端，包括：
將多路基準電壓分別輸入至模數轉換器的對應的模擬量輸入端；
獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號，包括：
獲取所述模數轉換器的輸出的多路數位訊號。
需要說明的是，本發明實施例對於具有多路模擬量輸入管腳的模數轉換器，將多個基準電壓源分別連接至模數轉換器的模擬量輸入管腳上，依據多段式分段策略對測量區間進行分段進行測量。
具體來說，現有的模數轉換器的解析度在全量程下恆定為本發明實施例的解析度為由於Vbase為定值，而Vin為變量，因此該方法的模數轉換解析度與輸入模擬量之間呈現非線性跟隨性。K1的推導過程如下：
設解析度自跟隨模數轉換測量方法輸出的數字量為X0，解析度為K1，即當Vin降低K1時，X0會變為X1。其中X1-X0＝1。
由於1遠大於所以則推得
進一步地，根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：
根據所述多路數位訊號從所述多個基準電壓中確定目標基準電壓；
根據所述目標基準電壓和對應的數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
進一步地，所述多路基準電壓是由直流電壓源產生的，所述多路基準電壓之間存在比例關係。
在實際應用中，基準電壓可以是普通的電壓源產生的基準電壓，也可以是電壓源經電阻等無源器件分壓獲得的電平。可以通過電阻分壓獲取電平從而獲得多路基準電壓(如圖6所示)，還可以通過電壓源生成多路基準參考電壓(如圖5所示)，本發明對此不作限制。
優選地，所述多路基準電壓之間的比例關係為：
Vbase1＝k1×Vbase2＝k2Vbase3……＝knVbasen
其中，Vbase1為第一路基準電壓，Vbase2為第二路基準電壓，Vbase3為第三路基準電壓，Vbasen為第n路基準電壓；k1、k2……kn大於1；k1<k2<kn。
進一步地，根據所述多路數位訊號從所述多個基準電壓中確定目標基準電壓，包括：
當待測量模擬信號的值大於第一路基準電壓Vbase1，將所述第一路基準電壓Vbase1確定為所述目標基準電壓當待測量模擬信號的值大於第二路基準電壓Vbase2小於第一路基準電壓Vbase1時，將所述第二路基準電壓Vbase2確定為所述目標基準電壓；
當待測量模擬信號的值大於第n路基準電壓Vbasen小於第n-1路基準電壓Vbasen-1時，將所述第n路基準電壓Vbasen確定為所述目標基準電壓。
需要說明的是，本發明實施例的待測量模擬信號Vin越小，則K1越小，則解析度越高，這滿足了實際應用中對信號變小時，解析度不下降的測量要求，實現了解析度的自跟隨。
本發明實施例將定義為物理量精度跟蹤率。精度跟蹤率是度量模數採樣實際解析度與理論最高解析度的相似程度的物理量。精度跟蹤率是一個正的標量，符號為PF。模數採樣實際解析度與理論最高解析度的比值等於精度跟蹤率PF。PF為大於1的正數，越趨向於1，模數採集的解析度就越高。因此，可得到如下公式：
本發明實施例實現手段簡單，在現有的模數轉換器上無需額外的控制單元，並且可以用幅值很小的信號做基準電壓，降低了對基準電壓的要求。實現了解析度的自跟隨，提升了測量精度。
需要說明的是，本發明實施例設定Vin大於Vbase，且Vbase不能為0，因此PF的取值在0至1之間。PF最高為1，此時實際解析度等於理論最高解析度，實際解析度達到最高，此時稱為全速跟蹤；當PF減小時，理論解析度不變，而實際解析度會變小，此時稱為降速跟蹤；當PF下降為0時為最低值，理論解析度不變，而實際解析度為0，此時測量電路無法工作，稱為停止跟蹤。實際應用中，全速跟蹤和停止跟蹤是兩個速率邊界，無法達到，降速跟蹤是可以實現的。
同時，PF越趨向於1，跟蹤效果越好，因此設計中總是趨向於將PF最大化。而Vin作為待測量是不可控的，Vbase是設計的基準電壓，所以在系統設計時，如果要提高解析度，只能通過調節Vbase的幅值來改變K1。但由於存在前提條件Vbase要小於Vin，所以不能為了提升精度而將Vbase無限調高。Vbase過高會壓縮對Vin的量程。
具體地，根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值，包括：
根據如下公式獲取所述待測量模擬信號的值：
其中，Vin為所述待測量模擬信號的值；Vbase為所述基準電壓的值；n為所述模數轉換器的轉換位數；X0為所述數位訊號的值。
圖4是本發明另一個實施例的模擬信號採集方法的電路圖。以下以圖4為例，具體說明本發明模擬信號採集方法的原理。
圖4中的模數轉換器有電源輸入管腳1與電源相連接；數字量輸出管腳2將模數轉換結果數位訊號以數字量形式輸出；GND管腳3與地相連接；Vref為參考電壓輸入端4與Vin相連接，其中Vin是待測量模擬信號；Vin1+為模擬量輸入端與Vbase1連接，其中Vbase1為基準電壓，是一個固定值；其餘管腳Vin2+到Vinn+均為該晶片的其他模擬量輸入通道，分別與Vbase2到Vbasen相連。Vbase1到Vbasen為幅值不等的數個基準參考電壓。
設定Vbase1＝k×Vbase2＝k2Vbase3……＝kn-1Vbasen，k大於1。本發明實施例的分段策略描述如下：
(1)當Vin幅值大於Vbase1時，通過模數轉換器採集Vbase1的幅值獲得Vin1的數字量。
(2)當Vin幅值大於Vbase2小於Vbase1時，通過模數轉換器採集Vbase2的幅值獲得Vin2的數字量。
(3)當Vin幅值大於Vbasex小於Vbase(x-1)時，通過模數轉換器採集Vbasex的幅值獲得Vin的數字量，x大於1小於等於n。
對於情況(1)的解析度為：
對於情況(2)的解析度為：
對於情況(3)的解析度為：
以情況(1)為例分析，當Vin幅值大於Vbase1時，令Vin等於Vin1。
由於並且Vbasex<Vbase2<Vbase1，因此選擇採集Vbase1時，PF最大，解析度最高。
基於選擇最大PF獲得最高解析度的準則，本發明實施例採用多段式解析度自跟隨模數轉換，當模數轉換器有n路模擬量輸入時，將基準電壓進行n段分割，分割可以滿足等分或不等分原則，在滿足Vbase小於Vin的情況下，測量Vbase幅值最高的模擬量輸入。這種情況下可以保證PF最大。在獲得轉換結果後(轉換結果為數字量X0)，可以獲得待測量模擬信號的值Vin。
可理解的是，在實際應用過程中，可以選擇多段等分也可以選擇不等分，具體應用取決於現場對精度的要求情況，上述分段策略是以等分情況為例分析，但每段解析度適用於不等分情況的計算。
本發明實施例的模擬信號採集方法具有如下技術效果：
1.解析度自跟蹤：具有解析度自跟蹤的特點，輸入信號的解析度不再受不可變的Vref制約。
2.高位信號直接輸入：在測量電壓值高於參考電壓的模擬信號時，可以不使用電阻分壓、傳感器等降壓手段，可以直接進行測量。
3.降低了分布式測量單元對參考電壓的要求：分布式測量單元普遍使用電池或分布式取電系統，其特點是，電能有限且分布式取電的電能質量不高。而普通AD測量系統對參考電壓的精確度和幅值要求極高，而電池放電或分布式取電系統都存在能量釋放後電壓幅值下降的問題，這對參考電壓會造成極大影響。本發明中的電壓基準源幅值可以低於被測信號，降低了對參考電壓的要求。
4.降低能耗：對於分布式測量單元需要測量自身供電電池電壓的情況，可以以幅值很低的電壓基準做輸入，電池電壓直接接入Vref，這樣可以減少降壓手段帶來的靜態電流損耗，並且幅值很低的電壓基準源功耗也極小。
5.多段式分段策略將參考電壓分段提升每段的解析度並且擴展了量程。
6.該測量方法外圍電路簡單，成本低，僅需要極少的額外器件，在不分段的情況下完全不需要任何額外器件，方便實現設備的小型化。
圖7是本發明一個實施例的對OBU的電池的模擬信號採集方法的原理圖。前裝OBU低功耗模式下對於電池的損耗非常敏感，需要儘可能的減小功耗，同時又必須對電池電壓進行採集，從而做出決策。通常，當前裝OBU電池電壓過低，接近主控晶片工作電壓下限時，主控晶片需要將OBU失效，工作電壓下限值一般為在1.8V至2.5V之間。因此，主控晶片需要實時測量當前電池供電電壓。
如圖7所示，主控晶片的電源輸入管腳1與電池U1相連接；GND管腳2與地相連接；Vref為參考電壓端3與U1相連接；4腳為主控晶片模數轉換單元的模擬量輸入端與主控晶片內部工作用電的LDO電源2腳相連接，該電源幅值通常為1.8V。LDO的輸入為1腳，需要高於1.8V才能工作；LDO的3腳為地，與晶片地相連接。主控晶片的邏輯計算單元與模數轉換單元通過DATAin&out通信連接，可以進行數據交互。模數轉換單元的轉換位數為12。
在實際應用中，模數轉換單元直接對Vin的模擬量進行轉換，轉換後數字量為X計算出電池電壓U1的值，將轉換結果傳送至邏輯計算單元進行處理。在本發明實施例中，無論U1下降多少，只要高於晶片工作電壓的下限，都不會影響檢測。而且U1無需進行分壓可以直接輸入到Vref中。可理解的是，採用如下公式獲取電池U1的電壓:
圖8是本發明一個實施例的模擬信號採集裝置的結構示意圖。如圖8所示，本發明實施例的裝置包括基準電壓輸入單元81、待測模擬信號輸入單元82、數位訊號獲取單元83和待測量模擬信號值獲取單元84，具體地：
基準電壓輸入單元81，用於將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端；
待測模擬信號輸入單元82，用於將待測量模擬信號輸入至所述模數轉換器的參考電壓端；
數位訊號獲取單元83，用於獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號；
待測量模擬信號值獲取單元84，用於根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
進一步地，所述模數轉換器包括多個模擬量輸入端；
基準電壓輸入單元81進一步用於：
將多路基準電壓分別輸入至模數轉換器的對應的模擬量輸入端；
數位訊號獲取單元83進一步用於：
獲取所述模數轉換器的輸出的多路數位訊號。
待測量模擬信號值獲取單元84進一步用於：
根據所述多路數位訊號從所述多個基準電壓中確定目標基準電壓；
根據所述目標基準電壓和對應的數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。
本發明實施例的模擬信號採集裝置可以用於執行上述方法實施例，其原理和技術效果類似，此處不再贅述。
本發明實施例提供的模擬信號採集方法及裝置，將基準電壓輸入至模數轉換器的模擬量輸入端；將待測量模擬信號輸入至所述模數轉換器的參考電壓端；獲取所述模數轉換器的輸出的數位訊號；根據所述基準電壓和所述數位訊號獲取所述待測量模擬信號的值。本發明實施例實現對高位信號的直接測量；同時本發明實施例的基準電壓幅值可以低於待測量模擬信號的值，降低了對參考電壓的要求，可以使用幅值很低的基準電壓，降低了測量功耗，並且提高了測量精度。
本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。
本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
需要說明的是術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
本發明的說明書中，說明了大量具體細節。然而能夠理解的是，本發明的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在一些實例中，並未詳細示出公知的方法、結構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。類似地，應當理解，為了精簡本發明公開並幫助理解各個發明方面中的一個或多個，在上面對本發明的示例性實施例的描述中，本發明的各個特徵有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，並不應將該公開的方法解釋呈反映如下意圖：即所要求保護的本發明要求比在每個權利要求中所明確記載的特徵更多的特徵。更確切地說，如權利要求書所反映的那樣，發明方面在於少於前面公開的單個實施例的所有特徵。因此，遵循具體實施方式的權利要求書由此明確地併入該具體實施方式，其中每個權利要求本身都作為本發明的單獨實施例。
以上實施例僅用於說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。