專利名稱：偽交流信號(hào)測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電阻測(cè)量方法，特別是一種偽交流信號(hào)測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
許多場(chǎng)合和儀器設(shè)備需要進(jìn)行電阻的測(cè)量。很多測(cè)控系統(tǒng)的測(cè)量精度不能滿足要求，特別是長(zhǎng)距離的測(cè)量精度。比如濕度的測(cè)量通常需要交流信號(hào)源，濕度傳感器又是高阻元件。當(dāng)測(cè)量線增長(zhǎng)后，因分布參數(shù)的影響，干擾增大，甚至無法測(cè)量。所以一般電阻測(cè)量都采用分布式測(cè)量方法，把模擬量變換為數(shù)字量再傳輸，而變換電路需要電源，但有的場(chǎng)合不允許外加電源，無法采用分布式測(cè)量方法。
當(dāng)前對(duì)電阻的自動(dòng)測(cè)量，通常選用一標(biāo)準(zhǔn)電阻(Rs)與被測(cè)電阻(Rx)串聯(lián)，將標(biāo)準(zhǔn)電壓(Us)加在該串聯(lián)電路上，通過A/D變換器測(cè)量被測(cè)電阻(Rx)的壓降(Vx)，可以得到Us/(Rs+Rx)＝Vx/Rx由此可以得出Rx＝Rs·Vx/(Us-Vx)該測(cè)量方法有3個(gè)缺點(diǎn)(1)測(cè)量精度與標(biāo)準(zhǔn)電壓的精度有直接關(guān)系，這就要求系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源；(2)當(dāng)測(cè)量線較長(zhǎng)時(shí)，測(cè)量線本身的電阻，影響測(cè)量的精度；(3)當(dāng)測(cè)量線較長(zhǎng)時(shí)，如果標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源為交流信號(hào)，由于長(zhǎng)線的分布參數(shù)的影響，會(huì)進(jìn)一步降低測(cè)量的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決長(zhǎng)距離測(cè)量難度大、精度低的技術(shù)問題，建立一種新的電阻測(cè)試方法，使測(cè)量精度不受信號(hào)源精度、長(zhǎng)線阻耗、分布參數(shù)的影響，長(zhǎng)距離測(cè)量電阻準(zhǔn)確度高。
本發(fā)明提供了一種偽交流信號(hào)測(cè)試方法，可以達(dá)到上述目的。
本發(fā)明的方法是通過下述過程實(shí)現(xiàn)的將標(biāo)準(zhǔn)電阻通過長(zhǎng)線與遠(yuǎn)端的被測(cè)電阻串聯(lián)；周期性交換直流信號(hào)的正極和負(fù)極，所產(chǎn)生可變頻率的方波交流信號(hào)(即偽交流信號(hào))作為激勵(lì)信號(hào)，將所述激勵(lì)信號(hào)加在串聯(lián)電路的兩端，然后進(jìn)行測(cè)量。在正周期中，起始端可為+5V，終端接地；在負(fù)周期中，終端可為+5V，起始端接地。
本發(fā)明在正負(fù)周期交替測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測(cè)電阻的輸出電壓，使測(cè)量精度與信號(hào)源精度無關(guān)；根據(jù)長(zhǎng)線本身的電阻和長(zhǎng)線形成的電容，調(diào)整偽交流信號(hào)的頻率，可使長(zhǎng)線阻耗和分布參數(shù)對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響相互抵消；采用方波可以簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)測(cè)量，并能提高測(cè)量精度。


圖1是偽交流信號(hào)測(cè)試原理示意圖。
圖1中Rx是被測(cè)電阻；Rs是標(biāo)準(zhǔn)電阻；S是偽交流信號(hào)；A是串聯(lián)線路起始端、B是終端；C為測(cè)試點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明圖中對(duì)遠(yuǎn)端的被測(cè)電阻Rx進(jìn)行測(cè)量，將標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs通過長(zhǎng)線與之串聯(lián)。將直流信號(hào)(如+5V)的正極和負(fù)極周期性交替加在串聯(lián)電路A、B端。直流信號(hào)作為模擬開關(guān)的輸入端，由微處理器控制模擬開關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)直流信號(hào)的正負(fù)極交替。
設(shè)在正周期中壓降為V正，則有V正/Rx＝5/(Rs+Rx)設(shè)在負(fù)周期中壓降為V負(fù)，則有V負(fù)/Rs＝5/(Rs+Rx)經(jīng)過若干周期的測(cè)量，分別得到正負(fù)周期壓降的平均值(U正、U負(fù))，它們的比值即是標(biāo)準(zhǔn)電阻與被測(cè)電阻的比值。
U正/U負(fù)＝Rx/Rs由此得到與被測(cè)電阻的阻值，可以看出，測(cè)量精度與信號(hào)源精度無關(guān)。
長(zhǎng)線阻值對(duì)測(cè)量的影響，相當(dāng)于在Rx端串聯(lián)一個(gè)電阻；分布參數(shù)對(duì)偽交流信號(hào)的影響，相當(dāng)于在Rx上并聯(lián)一個(gè)電阻，該電阻阻值為Rc＝1/(ω·C)，其中ω為偽交流信號(hào)的角速度、C為長(zhǎng)線形成的電容。根據(jù)測(cè)試點(diǎn)距離的不同，選擇偽交流信號(hào)合適的頻率，使長(zhǎng)線電阻與分布參數(shù)對(duì)被測(cè)電阻輸出電壓的影響相互抵消，從而提高了測(cè)量精度。
隨著被測(cè)電阻阻值的變化，再調(diào)整偽交流信號(hào)的頻率，進(jìn)一步提高測(cè)量精度。
本發(fā)明建立的偽交流信號(hào)測(cè)試方法，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高精度的電阻測(cè)量，使測(cè)量精度與信號(hào)源精度無關(guān)，且不受長(zhǎng)線阻耗、分布參數(shù)的影響。
本發(fā)明的方法適用于電阻型傳感器的測(cè)量，如溫度測(cè)量、濕度測(cè)量及有害氣體檢測(cè)等。應(yīng)用測(cè)量實(shí)例實(shí)施例1溫度測(cè)量圖1中被測(cè)對(duì)象為溫度傳感器，通過長(zhǎng)線與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)，在A、B兩端加偽交流信號(hào)，在正負(fù)周期交替測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻和溫度傳感器上的輸出電壓，根據(jù)偽交流信號(hào)測(cè)試方法，可以得到溫度傳感器的阻值，也就得到了與之對(duì)應(yīng)的溫度。其測(cè)量精度與信號(hào)源精度無關(guān)，同時(shí)也克服了長(zhǎng)線阻耗和分布參數(shù)的影響。
實(shí)施例2濕度測(cè)量濕度傳感器通常需要交流信號(hào)源。圖1中被測(cè)對(duì)象為濕度傳感器，將濕度傳感器Rx通過長(zhǎng)線與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)，在A、B兩端加偽交流信號(hào)，在正負(fù)周期交替測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻和濕度傳感器上的輸出電壓，根據(jù)偽交流信號(hào)測(cè)試方法，可以得到濕度傳感器的阻值，也就得到了與之對(duì)應(yīng)的濕度。其測(cè)量精度與信號(hào)源精度無關(guān)，同時(shí)也克服了長(zhǎng)線阻耗和分布參數(shù)的影響。采用本發(fā)明的測(cè)量方法進(jìn)行濕度遠(yuǎn)距離測(cè)量，測(cè)量精度可由傳統(tǒng)的3％提高到1％。由于同時(shí)也克服了長(zhǎng)線阻耗和分布參數(shù)的影響，本發(fā)明方法可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境，測(cè)試方法中采用的關(guān)鍵部件可連續(xù)工作5000小時(shí)以上。另外由于解決了長(zhǎng)線分布參數(shù)干擾的影響，測(cè)量線纜不必用屏蔽線而用普通塑膠線，降低了安裝費(fèi)用。長(zhǎng)期使用不需要進(jìn)行調(diào)整，仍能保持原有精度。
實(shí)施例3溫濕度自動(dòng)綜合測(cè)量由溫濕度傳感器、測(cè)試儀、微機(jī)、數(shù)據(jù)讀寫器等可組成溫濕度綜合測(cè)量系統(tǒng)。每臺(tái)測(cè)試儀采用本發(fā)明方法制成，可測(cè)量多路溫濕度、輸出多路控制信號(hào)、長(zhǎng)期保存歷史數(shù)據(jù)。測(cè)試儀既可單獨(dú)工作，又可受微機(jī)控制組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，1臺(tái)微機(jī)可控制多臺(tái)測(cè)試儀，接收測(cè)試儀的測(cè)試數(shù)據(jù)、設(shè)置測(cè)試儀的狀態(tài)和參數(shù)、讀取歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了地點(diǎn)溫濕度的監(jiān)控，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理。數(shù)據(jù)讀寫器用來讀取測(cè)試儀中的歷史數(shù)據(jù)，再到異地將數(shù)據(jù)輸入至計(jì)算機(jī)中。
采用計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行監(jiān)控，可同時(shí)接收測(cè)試儀傳送來的測(cè)試數(shù)據(jù)，并能根據(jù)報(bào)警上下限的設(shè)置，進(jìn)行聲音和畫面的報(bào)警。每臺(tái)測(cè)試儀通過若干只溫濕度傳感器測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的溫濕度。
該系統(tǒng)適合于地下坑道、倉庫、車間、實(shí)驗(yàn)室和密封空間等場(chǎng)所溫濕度的測(cè)量和控制。在不影響儀器設(shè)備貯存的條件下，可完成對(duì)儀器設(shè)備貯存地點(diǎn)溫濕度的自動(dòng)監(jiān)控。特別是溫濕度的測(cè)量距離超過了通常技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)測(cè)試軟件進(jìn)行溫度電阻補(bǔ)償，測(cè)量距離可達(dá)近2000米。
權(quán)利要求
1.一種偽交流信號(hào)測(cè)試方法，其特征是將標(biāo)準(zhǔn)電阻通過長(zhǎng)線與遠(yuǎn)端的被測(cè)電阻串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)電路；周期性交換直流信號(hào)的正極和負(fù)極，所產(chǎn)生可變頻率的方波交流信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，將所述激勵(lì)信號(hào)加在所述串聯(lián)電路的兩端，然后進(jìn)行測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電阻自動(dòng)測(cè)量的偽交流信號(hào)測(cè)試方法。將標(biāo)準(zhǔn)電阻通過長(zhǎng)線與遠(yuǎn)端的被測(cè)電阻串聯(lián)，構(gòu)成串聯(lián)電路；周期性交換直流信號(hào)的正極和負(fù)極，產(chǎn)生可變頻率的方波交流信號(hào)(即偽交流信號(hào))，作為激勵(lì)信號(hào)，加在所述串聯(lián)電路的兩端，然后進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明建立的偽交流信號(hào)測(cè)試方法，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高精度的電阻測(cè)量，使測(cè)量精度不受信號(hào)源精度、長(zhǎng)線阻耗、分布參數(shù)的影響。本發(fā)明的方法適用于電阻型傳感器的測(cè)量，如溫度測(cè)量、濕度測(cè)量及有害氣體檢測(cè)等。
文檔編號(hào)G01R27/00GK1499207SQ0214677
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者吳金樓, 江志勇, 鄧定輝, 王清華, 劉輝, 王安民, 王啟沛, 王守明 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第二炮兵第一研究所