一种长时间低漂移积分器及其控制方法-复审决定


发明创造名称:一种长时间低漂移积分器及其控制方法
外观设计名称:
决定号:198836
决定日:2019-12-23
委内编号:1F278535
优先权日:
申请(专利)号:201610424644.2
申请日:2016-06-16
复审请求人:哈尔滨工业大学深圳研究生院
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:贺晓锋
合议组组长:柯静洁
参审员:刘士奎
国际分类号:G05D23/32
外观设计分类号:
法律依据:专利法第22条第3款
决定要点
:如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别特征,但该区别特征部分被其他对比文件公开,部分是本领域的公知常识,则该权利要求所请求保护的技术方案与现有技术相比不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备创造性。
全文:
本复审请求涉及申请号为201610424644.2,名称为“一种长时间低漂移积分器及其控制方法”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为哈尔滨工业大学深圳研究生院,申请日为2016年06月16日,公开日为2016年11月09日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年11月22日发出驳回决定,驳回了本申请,其理由是:权利要求1-6不符合专利法第22条第3款有关创造性的规定。驳回决定中引用了如下2篇对比文件:
对比文件1:“一种高稳定积分器在钢丝绳无损检测中的应用”,宋大雷等,哈尔滨工业大学学报,第03期,第398-401页,公开日为2001年06月30日;
对比文件2:“基于MAX1978 的半导体激光器温控系统设计”,曹延昌等,微型机与应用,第18期,第70-72页,公开日为2014年09月30日。
驳回决定所依据的文本为申请人于2018年07月11日提交的权利要求第1-6项、申请日提交的说明书1-44段,说明书附图1-4,摘要及摘要附图。驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种长时间低漂移积分器,其特征在于,包括:温控模块、积分模块、半导体制冷器和温度检测传感器,所述温控模块与半导体制冷器相连接,所述积分模块和温度检测传感器分别设置于所述半导体制冷器的被控温度面,所述温度检测传感器与所述温控模块相连接;其中,所述温控模块用于控制和稳定所述半导体制冷器的温度,所述积分模块实现积分调零补偿;
所述温控模块包括比较放大电路、闭环自动控制电路、双极性电流驱动器、双边门极驱动电路和MOSFET管,所述比较放大电路通过闭环自动控制电路连接至双极性电流驱动器,所述双极性电流驱动器通过双边门极驱动电路连接至MOSFET管,所述MOSFET管与半导体制冷器相连接;
所述长时间低漂移积分器所在的积分系统上电后,首先根据当前长时间低漂移积分器的工作环境温度设定温控模块的目标控制温度,与负温度系数的热敏电阻转换后的温度电信号进行比较放大,经闭环自动控制电路调整后产生半导体制冷器的控制电流信号,由PWM输出驱动MOSFET管形成双极性电流全桥驱动器;通过闭环自动控制电路调节控制PWM占空比而改变半导体制冷器的电流大小和方向;
所述积分模块包括积分电阻R6、清零开关SW1、积分电容C4、低漂移运放U3、ADC模块、MCU模块、DAC模块、分压电阻R8和分压电阻R7,所述积分电阻R6的一端、清零开关SW1的一端和积分电容C4的一端分别与所述低漂移运放U3的反相输入端相连接,所述积分电阻R6的另一端连接至积分模块的输入信号端,所述清零开关SW1的另一端和积分电容C4的另一端分别连接至所述低漂移运放U3的输出端,所述低漂移运放U3的输出端依次与所述ADC模块、MCU模块和DAC模块相连接,所述DAC模块通过分压电阻R8与所述分压电阻R7的一端相连接,所述分压电阻R7的一端与所述低漂移运放U3的同相输入端相连接,所述分压电阻R7的另一端接地;
所述积分模块采用ADC-PI-DAC的补偿方式对积分漂移进行闭环调节补偿,所述ADC-PI-DAC的补偿方式为通过ADC模块、实现比例积分调节的MCU模块以及DAC模块实现补偿,所述PI为比例积分调节控制;
所述积分模块贴装在所述半导体制冷器的被控温度面上; 所述积分模块电路采用铝基板制作,所述半导体制冷器为帕尔贴半导体制冷器,所述铝基板贴装在所述帕尔贴半导体制冷器的被控温度面上。
2. 根据权利要求1所述的长时间低漂移积分器,其特征在于,所述积分模块通过导热硅胶片贴装在所述半导体制冷器的被控温度面。
3. 根据权利要求1所述的长时间低漂移积分器,其特征在于,所述积分模块设置有圆孔,所述温度检测传感器设置于所述圆孔内。
4. 根据权利要求3所述的长时间低漂移积分器,其特征在于,所述圆孔设置于所述积分模块的正中间。
5. 根据权利要求1至4任意一项所述的长时间低漂移积分器,其特征在于,所述比较放大电路包括电阻R1、电阻R2和比较放大器U1,所述比较放大器U1的同相输入端通过电阻R1连接至设定电压输入端,所述比较放大器U1的反相输入端通过电阻R2连接至阈值电压输入端;所述闭环自动控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1、电阻R5、电容C2、电容C3和比较放大器U2,所述比较放大器U1的输出端分别与所述电阻R3的一端和电阻R4的一端相连接,所述电阻R4的另一端通过电容C1连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R3的另一端、电阻R5的一端和电容C3的一端分别连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R5的另一端通过电容C2连接至所述比较放大器U2的输出端,所述电容C3的另一端连接至所述比较放大器U2的输出端,所述比较放大器U2的输出端连接至所述双极性电流驱动器的输入端,所述比较放大器U2同相输入端接地。
6. 一种长时间低漂移积分器的控制方法,其特征在于,所述控制方法用于控制如权利要求1至5任意一项所述的长时间低漂移积分器,并包括以下步骤:
步骤S1,通过测量或体感预估得到所述长时间低漂移积分器所在的工作环境温度;
步骤S2:接通长时间低漂移积分器的电源,设置温控模块控制半导体制冷器的温度在当前的工作环境温度的预设范围内;
步骤S3:温控模块和积分模块同时进行调节,等待温控模块的温度调节至稳定且积分模块的比例积分调整结束;
步骤S4:在比例积分调整结束后,开始进行积分检测。”
驳回决定主要认为:1.权利要求1与对比文件1的区别在于:系统还包括温控模块、半导体制冷器、温度检测传感器和积分模块,以及各模块的功能、结构组成及相互连接关系等。温控模块、半导体制冷器、温度检测传感器已经被对比文件2公开,积分模块和温度检测传感器分别设置于半导体制冷器的被控温度面、双极性PWM模式、ADC-PI-DAC的补偿方式等,都是本领域的常规技术选择。因此权利要求1不具备创造性。2.权利要求2-5的附加技术特征是本领域的公知常识,因此在其分别引用的权利要求不具备创造性的基础上,上述权利要求也不具备创造性。3.权利要求6与对比文件1的区别在于:测量或体感预估得到积分器所在的工作环境温度并设置预设温度,温控模块和积分模块同时进行调节,等待温控模块的温度调节至稳定且积分模块的比例积分调整结束,在比例积分调整结束后,开始进行积分检测。上述特征是本领域的常规技术手段。因此权利要求6不具备创造性。
哈尔滨工业大学深圳研究生院(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2019年03月11日向国家知识产权局提出了复审请求,并提交了权利要求书修改替换页,其中在驳回决定所针对的权利要求第1-6项基础上,在权利要求1中增加了从属权利要求5的部分特征“所述闭环自动控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1、电阻R5、电容C2、电容C3和比较放大器U2,所述比较放大器U1的输出端分别与所述电阻R3的一端和电阻R4的一端相连接,所述电阻R4的另一端通过电容C1连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R3的另一端、电阻R5的一端和电容C3的一端分别连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R5的另一端通过电容C2连接至所述比较放大器U2的输出端,所述电容C3的另一端连接至所述比较放大器U2的输出端,所述比较放大器U2的输出端连接至所述双极性电流驱动器的输入端,所述比较放大器U2同相输入端接地”,并适应性修改权利要求5。修改后的权利要求1、5具体内容为:
“1. 一种长时间低漂移积分器,其特征在于,包括:温控模块、积分模块、半导体制冷器和温度检测传感器,所述温控模块与半导体制冷器相连接,所述积分模块和温度检测传感器分别设置于所述半导体制冷器的被控温度面,所述温度检测传感器与所述温控模块相连接;其中,所述温控模块用于控制和稳定所述半导体制冷器的温度,所述积分模块实现积分调零补偿;
所述温控模块包括比较放大电路、闭环自动控制电路、双极性电流驱动器、双边门极驱动电路和MOSFET管,所述比较放大电路通过闭环自动控制电路连接至双极性电流驱动器,所述双极性电流驱动器通过双边门极驱动电路连接至MOSFET管,所述MOSFET管与半导体制冷器相连接;
所述长时间低漂移积分器所在的积分系统上电后,首先根据当前长时间低漂移积分器的工作环境温度设定温控模块的目标控制温度,与负温度系数的热敏电阻转换后的温度电信号进行比较放大,经闭环自动控制电路调整后产生半导体制冷器的控制电流信号,由PWM输出驱动MOSFET管形成双极性电流全桥驱动器;通过闭环自动控制电路调节控制PWM占空比而改变半导体制冷器的电流大小和方向;
所述积分模块包括积分电阻R6、清零开关SW1、积分电容C4、低漂移运放U3、ADC模块、MCU模块、DAC模块、分压电阻R8和分压电阻R7,所述积分电阻R6的一端、清零开关SW1的一端和积分电容C4的一端分别与所述低漂移运放U3的反相输入端相连接,所述积分电阻R6的另一端连接至积分模块的输入信号端,所述清零开关SW1的另一端和积分电容C4的另一端分别连接至所述低漂移运放U3的输出端,所述低漂移运放U3的输出端依次与所述ADC模块、MCU模块和DAC模块相连接,所述DAC模块通过分压电阻R8与所述分压电阻R7的一端相连接,所述分压电阻R7的一端与所述低漂移运放U3的同相输入端相连接,所述分压电阻R7的另一端接地;
所述积分模块采用ADC-PI-DAC的补偿方式对积分漂移进行闭环调节补偿,所述ADC-PI-DAC的补偿方式为通过ADC模块、实现比例积分调节的MCU模块以及DAC模块实现补偿,所述PI为比例积分调节控制;
所述积分模块贴装在所述半导体制冷器的被控温度面上; 所述积分模块电路采用铝基板制作,所述半导体制冷器为帕尔贴半导体制冷器,所述铝基板贴装在所述帕尔贴半导体制冷器的被控温度面上;
所述闭环自动控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1、电阻R5、电容C2、电容C3和比较放大器U2,所述比较放大器U1的输出端分别与所述电阻R3的一端和电阻R4的一端相连接,所述电阻R4的另一端通过电容C1连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R3的另一端、电阻R5的一端和电容C3的一端分别连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R5的另一端通过电容C2连接至所述比较放大器U2的输出端,所述电容C3的另一端连接至所述比较放大器U2的输出端,所述比较放大器U2的输出端连接至所述双极性电流驱动器的输入端,所述比较放大器U2同相输入端接地。
5. 根据权利要求1至4任意一项所述的长时间低漂移积分器,其特征在于,所述比较放大电路包括电阻R1、电阻R2和比较放大器U1,所述比较放大器U1的同相输入端通过电阻R1连接至设定电压输入端,所述比较放大器U1的反相输入端通过电阻R2连接至阈值电压输入端。”
复审请求人认为,(1)对比文件1虽然采用了非线性负反馈的积分电路,但其解决的技术问题主要是抗干扰,且对比文件1的积分电路(图4)与本申请权利要求1的积分模块明显不一样,本发明用标准磁石经多次测试,积分常数为10ms,在1000s时间内积分漂移不超过6mV;(2)本发明的积分模块、采用ADC-PI-DAC的补偿方式与对比文件2不同;本发明的温控模块是为了配合积分器主要器件工作在稳定温度以减小器件漂移。
经形式审查合格,国家知识产权局于2019年04月11日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持原驳回决定。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年10月14日向复审请求人发出复审通知书,指出本申请的权利要求1-6不符合专利法第22条第3款关于创造性的规定,具体理由如下:1.权利要求1与对比文件1的区别在于:(1)还包括温控模块、半导体制冷器和温度检测传感器,以及各模块的功能、结构组成及相互连接关系;(2)积分模块的结构组成;积分模块采用ADC-PI-DAC的补偿方式对积分漂移进行闭环调节补偿,所述ADC-PI-DAC的补偿方式为通过ADC模块、实现比例积分调节的MCU模块以及DAC模块实现补偿,所述PI为比例积分调节控制。基于半导体制冷器的温控模块的大部分结构已经被对比文件2公开,将积分模块和温度检测传感器分别设置于半导体制冷器的被控温度面上、积分模块电路采用铝基板制作、设定温控模块的目标控制温度、驱动电路采用双边门极驱动电路等,是本领域常用的技术手段;采用ADC-PI-DAC的补偿方式对积分漂移进行闭环调节补偿也是本领域常用的技术手段。2.权利要求2-5的附加技术特征是本领域的公知常识。3.权利要求6进一步限定的特征是本领域技术人员的常规选择。因此,权利要求1-6均不具备创造性。
复审请求人于2019年11月18日提交了意见陈述书,未提交修改文件。复审请求人认为:(1)对比文件1虽然采用了非线性负反馈的积分电路,但其解决的技术问题主要是抗干扰,且对比文件1的积分电路(图4)与本申请权利要求1的积分模块明显不一样,本发明用标准磁石经多次测试,积分常数为10ms,在1000s时间内积分漂移不超过6mV,并提供了相关的测试结果;(2)本发明的积分模块、采用ADC-PI-DAC的补偿方式与对比文件2不同;本发明的温控模块是为了配合积分器主要器件工作在稳定温度以减小器件漂移,并提供了相关的测试结果。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
在复审程序中,复审请求人于2019年03月11日提交了权利要求书全文修改替换页,经审查,其修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定针对的文本是:
2019年03月11日提交的权利要求第1-6项,申请日提交的说明书1-44段,说明书附图1-4,摘要及摘要附图。
2、关于创造性
专利法第22条第3款规定:创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与作为最接近现有技术的对比文件相比存在区别特征,但该区别特征部分被其他对比文件公开,部分是本领域的公知常识,则该权利要求所请求保护的技术方案与现有技术相比不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备创造性。
具体到本案:
1.权利要求1要求保护一种长时间低漂移积分器,对比文件1公开了(第398-401页)一种高稳定积分器,并具体公开了:对强干扰信号进行长时间的积分,要求积分电路具有高稳定性,具有非线性负反馈的高稳定性积分电路原理图如图4 所示。

该积分电路采用斩波稳零型运算放大器ICL7650 减小器件误差,斩波稳零型运算放大器的长期漂移很小;采用外调零技术补偿输入偏差,图4 中的R3、R4、R5、R6构成ICL7650 的外调零电路;采用非线性负反馈增强电路的稳定性。设计的非线性负反馈高稳定性积分电路有效地抑制了钢丝绳检测过程中的干扰,削弱了由运算放大器失调和漂移带来的影响,使积分器能够长期稳定的工作。
将本申请权利要求1与对比文件1相比较可知,对比文件1的“非线性负反馈高稳定性积分电路有效地抑制了钢丝绳检测过程中的干扰,削弱了由运算放大器失调和漂移带来的影响,使积分器能够长期稳定的工作”,公开了本申请的长时间低漂移积分器,积分电路相当于积分模块;“采用外调零技术补偿输入偏差”相当于本申请的“所述积分模块实现积分调零补偿”;根据对比文件1的图4,积分电路包括积分电阻R1、清零开关K1、积分电容C1、斩波稳零型运算放大器ICL7650,斩波稳零型运算放大器的长期漂移很小,相当于本申请的“所述积分模块包括积分电阻R6、清零开关SW1、积分电容C4、低漂移运放U3”;积分电阻R1的一端、清零开关K1的一端和积分电容C1的一端分别与运算放大器ICL7650的反相输入端相连接,所述积分电阻R1的另一端连接至积分模块的输入信号端,所述清零开关K1的另一端和积分电容C1的另一端分别连接至运算放大器ICL7650的输出端,相当于本申请的“所述积分电阻R6的一端、清零开关SW1的一端和积分电容C4的一端分别与所述低漂移运放U3的反相输入端相连接,所述积分电阻R6的另一端连接至积分模块的输入信号端,所述清零开关SW1的另一端和积分电容C4的另一端分别连接至所述低漂移运放U3的输出端”。
权利要求1与对比文件1的区别在于:(1)还包括温控模块、半导体制冷器和温度检测传感器,所述温控模块与半导体制冷器相连接,所述积分模块和温度检测传感器分别设置于所述半导体制冷器的被控温度面,所述温度检测传感器与所述温控模块相连接;其中,所述温控模块用于控制和稳定所述半导体制冷器的温度;所述温控模块包括比较放大电路、闭环自动控制电路、双极性电流驱动器、双边门极驱动电路和MOSFET管,所述比较放大电路通过闭环自动控制电路连接至双极性电流驱动器,所述双极性电流驱动器通过双边门极驱动电路连接至MOSFET管,所述MOSFET管与半导体制冷器相连接;所述长时间低漂移积分器所在的积分系统上电后,首先根据当前长时间低漂移积分器的工作环境温度设定温控模块的目标控制温度,与负温度系数的热敏电阻转换后的温度电信号进行比较放大,经闭环自动控制电路调整后产生半导体制冷器的控制电流信号,由PWM输出驱动MOSFET管形成双极性电流全桥驱动器;通过闭环自动控制电路调节控制PWM占空比而改变半导体制冷器的电流大小和方向;所述积分模块贴装在所述半导体制冷器的被控温度面上;所述积分模块电路采用铝基板制作,所述半导体制冷器为帕尔贴半导体制冷器,所述铝基板贴装在所述帕尔贴半导体制冷器的被控温度面上;所述闭环自动控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1、电阻R5、电容C2、电容C3和比较放大器U2,所述比较放大器U1的输出端分别与所述电阻R3的一端和电阻R4的一端相连接,所述电阻R4的另一端通过电容C1连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R3的另一端、电阻R5的一端和电容C3的一端分别连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R5的另一端通过电容C2连接至所述比较放大器U2的输出端,所述电容C3的另一端连接至所述比较放大器U2的输出端,所述比较放大器U2的输出端连接至所述双极性电流驱动器的输入端,所述比较放大器U2同相输入端接地;(2)所述积分模块还包括ADC模块、MCU模块、DAC模块、分压电阻R8和分压电阻R7,所述低漂移运放U3的输出端依次与所述ADC模块、MCU模块和DAC模块相连接,所述DAC模块通过分压电阻R8与所述分压电阻R7的一端相连接,所述分压电阻R7的一端与所述低漂移运放U3的同相输入端相连接,所述分压电阻R7的另一端接地;所述积分模块采用ADC-PI-DAC的补偿方式对积分漂移进行闭环调节补偿,所述ADC-PI-DAC的补偿方式为通过ADC模块、实现比例积分调节的MCU模块以及DAC模块实现补偿,所述PI为比例积分调节控制。基于上述区别特征可以确定,该权利要求实际解决的技术问题是,如何使积分模块工作在恒定温度,如何对积分漂移进行闭环调节补偿。
对于上述区别特征(1),对比文件2公开了(第70-72页)一种基于MAX1978 的半导体激光器温控系统设计,温控系统能够长时间稳定工作,具体公开了:TEC 是利用珀尔帖效应制作而成的一种半导体制冷器,MAX1978 是用于TEC 模块的最小、最精确、最安全的温度控制微芯片。利用TEC 实现温度控制的方法如图1所示,MAX1978 温度控制原理框图如图2所示。
 
图1 中,目标温度的选择是通过设定电压值来实现的,用负温度系数热敏电阻NTC来测量目标物体的温度值,目标物体的实际温度变化时NTC 的阻值将发生变化,宏观表现为热敏电阻两端电压值的变化,并与设定电压进行比较。在比较电路部分应用一个精密运算构成差分放大器进行电压值的比较,产生一个误差电压值。误差电压经过一个高增益运算放大器构成的PID 控制器,控制脉冲宽度调制PWM控制器驱动场效应管,对流过TEC 的电流大小和方向进行控制,使目标温度与设定温度达到一致。温控系统采用单电源供电,能够为TEC 提供双极性的±3A 输出电流。对比文件2的MAX1978 内部集成了一个精密积分运放,通过外加电容电阻即可构成PI 控制器。PI 控制器原理图如图4 所示。

相比较可知,对比文件2图1中的比较电路、误差信号放大、PID补偿网络、FET驱动、PWM控制整体构成的模块相当于本申请的温控模块,即公开了所述温控模块包括比较放大电路、闭环自动控制电路、双极性电流驱动器、驱动电路和MOSFET管,所述比较放大电路通过闭环自动控制电路连接至双极性电流驱动器,所述双极性电流驱动器通过驱动电路连接至MOSFET管,所述MOSFET管与半导体制冷器相连接;该温控模块与半导体制冷器相连接,用于控制和稳定所述半导体制冷器的温度;负温度系数热敏电阻NTC相当于本申请的温度检测传感器,“用负温度系数热敏电阻NTC来测量目标物体的温度值,目标物体的实际温度变化时NTC 的阻值将发生变化,宏观表现为热敏电阻两端电压值的变化,并与设定电压进行比较。在比较电路部分应用一个精密运算构成差分放大器进行电压值的比较”,即公开了热敏电阻NTC与比较电路相连接,相当于本申请的“所述温度检测传感器与所述温控模块相连接”。“误差电压经过一个高增益运算放大器构成的PID 控制器,控制脉冲宽度调制PWM控制器驱动场效应管,对流过TEC 的电流大小和方向进行控制”,相当于“与负温度系数的热敏电阻转换后的温度电信号进行比较放大,经闭环自动控制电路调整后产生半导体制冷器的控制电流信号,由PWM输出驱动MOSFET管形成双极性电流全桥驱动器;通过闭环自动控制电路调节控制PWM占空比而改变半导体制冷器的电流大小和方向”。对比文件2图4中的PI 控制器包括电阻R16、电阻R14、电容C15、电容C14和比较放大器,误差信号放大器的输出端与所述电阻R16的一端相连接,所述电阻R16的另一端、电阻R14的一端和电容C14的一端分别连接至所述比较放大器的反相输入端,所述电阻R14的另一端通过电容C15连接至所述比较放大器的输出端,所述电容C14的另一端连接至所述比较放大器的输出端,所述比较放大器的输出端连接至所述双极性电流驱动器的输入端,所述比较放大器同相输入端接地,相当于本申请的“所述闭环自动控制电路包括电阻R3、电阻R4、电容C1、电阻R5、电容C2、电容C3和比较放大器U2,所述比较放大器U1的输出端与所述电阻R3的一端相连接,所述电阻R3的另一端、电阻R5的一端和电容C3的一端分别连接至所述比较放大器U2的反相输入端,所述电阻R5的另一端通过电容C2连接至所述比较放大器U2的输出端,所述电容C3的另一端连接至所述比较放大器U2的输出端,所述比较放大器U2的输出端连接至所述双极性电流驱动器的输入端,所述比较放大器U2同相输入端接地”。由此可见,对比文件2公开了本申请基于半导体制冷器的温控模块的大部分结构,且其在对比文件2中的作用与在本申请中的作用相同,都是实现温度的稳定控制。对比文件1中采用运算放大器、输入电阻和反馈电容构成积分器电路,由于运算放大器的固有属性,积分器的性能易受温度漂移参数影响,存在“积分漂移”现象,因此,本领域技术人员在面对上述技术问题时,有动机将对比文件2的温控模块应用到对比文件1的积分模块以使其工作在恒定温度,从而减少积分器在不同工作温度下产生输出漂移。在此基础上,由于半导体制冷器用于控制积分模块的温度,因此,将积分模块和温度检测传感器分别设置于半导体制冷器的被控温度面上对本领域技术人员来说是显而易见的。另外,积分模块电路采用铝基板制作,积分系统上电后根据当前积分器的工作环境温度设定温控模块的目标控制温度,驱动电路采用双边门极驱动电路,是本领域常用的技术手段。闭环自动控制电路中设置比较放大器U1的输出端与电阻R4的一端相连接,电阻R4的另一端通过电容C1连接至比较放大器U2的反相输入端,也是本领域技术人员基于实际需求会采用的常用技术手段。
对于上述区别特征(2),为了减小积分器的积分误差,采用负反馈的闭环调节补偿是一种常见的补偿方式,例如托卡马克装置中采用了不同的方法设计积分器,其中采用ADC-register-DAC模块对积分器进行补偿就是一种常见的方法,这种方法可有效地抑制由运放失调引起的积分漂移。在闭环调节补偿中,为了提高补偿精度,采用MCU模块实现比例积分调节是本领域技术人员的一种常规选择。因此,本领域技术人员能够在现有采用ADC-register-DAC模块对积分器进行补偿的技术基础上,根据实际补偿精度的需求,采用ADC-PI-DAC的补偿方式对积分漂移进行闭环调节补偿,不需要付出创造性的劳动。具体设置分压电阻对DAC模块的输出分压后将计算结构补偿到积分器,是本领域技术人员常用的技术手段。
由此可见,在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域常用技术手段得出权利要求1所要求保护的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的,该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人在意见陈述书中认为:(1)对比文件1虽然采用了非线性负反馈的积分电路,但其解决的技术问题主要是抗干扰,且对比文件1的积分电路(图4)与本申请权利要求1的积分模块明显不一样,本发明用标准磁石经多次测试,积分常数为10ms,在1000s时间内积分漂移不超过6mV;(2)本发明的积分模块、采用ADC-PI-DAC的补偿方式与对比文件2不同;本发明的温控模块是为了配合积分器主要器件工作在稳定温度以减小器件漂移。
对此,合议组经审查认为:(1)由前述详细评述可知,对比文件1的积分电路公开了本申请积分模块的基本结构,而采用ADC-PI-DAC的补偿方式对积分漂移进行闭环调节补偿是本领域技术人员在现有积分器补偿技术的基础上,基于补偿精度的常规需求会采用的一种常规技术手段。另外,对比文件1公开了设计的非线性负反馈高稳定性积分电路有效地抑制了钢丝绳检测过程中的干扰,削弱了由运算放大器失调和漂移带来的影响,使积分器能够长期稳定的工作;而且对本领域技术人员来说,在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域常用技术手段能够获得权利要求1所要求保护的技术方案,因此也意味着同样能够达到相应的技术效果以及相应的测试结果。(2)本申请积分模块的主要结构已经被对比文件1公开,采用ADC-PI-DAC的补偿方式是本领技术人员常用的技术手段,因此本申请积分模块、采用ADC-PI-DAC的补偿方式与对比文件2不同并不影响对本申请创造性的评价。对比文件1中采用运算放大器、输入电阻和反馈电容构成积分器电路,本领域技术人员熟知,由于运算放大器的固有属性,积分器的性能易受温度漂移参数影响,存在“积分漂移”现象,因此,在面对上述技术问题时,本领域技术人员有动机将对比文件2的温控模块应用到对比文件1的积分模块,使积分器主要器件工作在稳定温度以减小器件漂移,从而也能达到相应的仿真分析和实际测试结果。由此可见,复审请求人的意见并不足以说明本申请权利要求1相对于对比文件具有突出的实质性特点和显著进步。
2.权利要求2、3分别对权利要求1做了进一步限定,权利要求4对权利要求3做了进一步限定,但积分模块通过导热硅胶片贴装在半导体制冷器的被控温度面是本领域技术人员的常规选择;积分模块设置有圆孔、圆孔设置于积分模块的正中间、温度检测传感器设置于所述圆孔内,属于本领域技术人员根据需要进行的结构设计,也并没有产生意料不到的技术效果。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,上述权利要求均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.权利要求5对权利要求1-4任一项做了进一步限定,比较放大电路的具体电路组成,包括电阻R1、电阻R2和比较放大器,属于本领域技术人员的常规设置,实现的也是常规的功能。因此,在其引用的权利要求不具备创造性的情况下,该权利要求不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4. 权利要求6要求保护一种长时间低漂移积分器的控制方法,用于控制如权利要求1至5任意一项所述的长时间低漂移积分器,使用时必然要接通长时间低漂移积分器的电源,并由前述对比文件1公开的内容可知,权利要求6与对比文件1的区别在于:前述权利要求1至5任意一项所述的长时间低漂移积分器与对比文件1的区别,以及通过测量或体感预估得到所述长时间低漂移积分器所在的工作环境温度;设置温控模块控制半导体制冷器的温度在当前的工作环境温度的预设范围内;温控模块和积分模块同时进行调节,等待温控模块的温度调节至稳定且积分模块的比例积分调整结束;在比例积分调整结束后,开始进行积分检测。对于以上区别,通过测量或体感预估得到积分器所在的工作环境温度、并根据当前环境温度设定温控模块的目标温度范围,是本领域常用的技术手段。由于积分器的性能同时受时漂和温漂等参数的影响,为了减少积分器的非线性漂移,设置温控模块和积分模块同时进行调节、等待温控模块的温度调节至稳定且积分模块的比例积分调整结束后,开始进行积分检测,是本领域技术人员的常规选择。由于权利要求1至5相对于对比文件1、对比文件2和本领域常用技术手段的结合不具备创造性,因此,在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域常用技术手段得出权利要求6所要求保护的技术方案,对于本领域技术人员来说是显而易见的,该权利要求所要求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
综上所述,本申请权利要求1-6均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年11月22日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。



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