專利名稱：偽交流信號測試方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電阻測量方法，特別是一種偽交流信號測試方法。
背景技術(shù)：
許多場合和儀器設備需要進行電阻的測量。很多測控系統(tǒng)的測量精度不能滿足要求，特別是長距離的測量精度。比如濕度的測量通常需要交流信號源，濕度傳感器又是高阻元件。當測量線增長后，因分布參數(shù)的影響，干擾增大，甚至無法測量。所以一般電阻測量都采用分布式測量方法，把模擬量變換為數(shù)字量再傳輸，而變換電路需要電源，但有的場合不允許外加電源，無法采用分布式測量方法。
當前對電阻的自動測量，通常選用一標準電阻(Rs)與被測電阻(Rx)串聯(lián)，將標準電壓(Us)加在該串聯(lián)電路上，通過A/D變換器測量被測電阻(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)該測量方法有3個缺點(1)測量精度與標準電壓的精度有直接關(guān)系，這就要求系統(tǒng)提供標準信號源；(2)當測量線較長時，測量線本身的電阻，影響測量的精度；(3)當測量線較長時，如果標準信號源為交流信號，由于長線的分布參數(shù)的影響，會進一步降低測量的精度。

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


圖1是偽交流信號測試原理示意圖。
圖1中Rx是被測電阻；Rs是標準電阻；S是偽交流信號；A是串聯(lián)線路起始端、B是終端；C為測試點。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明圖中對遠端的被測電阻Rx進行測量，將標準電阻Rs通過長線與之串聯(lián)。將直流信號(如+5V)的正極和負極周期性交替加在串聯(lián)電路A、B端。直流信號作為模擬開關(guān)的輸入端，由微處理器控制模擬開關(guān)，即可實現(xiàn)直流信號的正負極交替。
設在正周期中壓降為V正，則有V正/Rx＝5/(Rs+Rx)設在負周期中壓降為V負，則有V負/Rs＝5/(Rs+Rx)經(jīng)過若干周期的測量，分別得到正負周期壓降的平均值(U正、U負)，它們的比值即是標準電阻與被測電阻的比值。
U正/U負＝Rx/Rs由此得到與被測電阻的阻值，可以看出，測量精度與信號源精度無關(guān)。
長線阻值對測量的影響，相當于在Rx端串聯(lián)一個電阻；分布參數(shù)對偽交流信號的影響，相當于在Rx上并聯(lián)一個電阻，該電阻阻值為Rc＝1/(ω·C)，其中ω為偽交流信號的角速度、C為長線形成的電容。根據(jù)測試點距離的不同，選擇偽交流信號合適的頻率，使長線電阻與分布參數(shù)對被測電阻輸出電壓的影響相互抵消，從而提高了測量精度。
隨著被測電阻阻值的變化，再調(diào)整偽交流信號的頻率，進一步提高測量精度。
本發(fā)明建立的偽交流信號測試方法，可進行遠距離、高精度的電阻測量，使測量精度與信號源精度無關(guān)，且不受長線阻耗、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量，如溫度測量、濕度測量及有害氣體檢測等。應用測量實例實施例1溫度測量圖1中被測對象為溫度傳感器，通過長線與標準電阻串聯(lián)，在A、B兩端加偽交流信號，在正負周期交替測量標準電阻和溫度傳感器上的輸出電壓，根據(jù)偽交流信號測試方法，可以得到溫度傳感器的阻值，也就得到了與之對應的溫度。其測量精度與信號源精度無關(guān)，同時也克服了長線阻耗和分布參數(shù)的影響。
實施例2濕度測量濕度傳感器通常需要交流信號源。圖1中被測對象為濕度傳感器，將濕度傳感器Rx通過長線與標準電阻串聯(lián)，在A、B兩端加偽交流信號，在正負周期交替測量標準電阻和濕度傳感器上的輸出電壓，根據(jù)偽交流信號測試方法，可以得到濕度傳感器的阻值，也就得到了與之對應的濕度。其測量精度與信號源精度無關(guān)，同時也克服了長線阻耗和分布參數(shù)的影響。采用本發(fā)明的測量方法進行濕度遠距離測量，測量精度可由傳統(tǒng)的3％提高到1％。由于同時也克服了長線阻耗和分布參數(shù)的影響，本發(fā)明方法可適應惡劣工作環(huán)境，測試方法中采用的關(guān)鍵部件可連續(xù)工作5000小時以上。另外由于解決了長線分布參數(shù)干擾的影響，測量線纜不必用屏蔽線而用普通塑膠線，降低了安裝費用。長期使用不需要進行調(diào)整，仍能保持原有精度。
實施例3溫濕度自動綜合測量由溫濕度傳感器、測試儀、微機、數(shù)據(jù)讀寫器等可組成溫濕度綜合測量系統(tǒng)。每臺測試儀采用本發(fā)明方法制成，可測量多路溫濕度、輸出多路控制信號、長期保存歷史數(shù)據(jù)。測試儀既可單獨工作，又可受微機控制組成監(jiān)測系統(tǒng)，1臺微機可控制多臺測試儀，接收測試儀的測試數(shù)據(jù)、設置測試儀的狀態(tài)和參數(shù)、讀取歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了地點溫濕度的監(jiān)控，并對測試數(shù)據(jù)進行自動處理。數(shù)據(jù)讀寫器用來讀取測試儀中的歷史數(shù)據(jù)，再到異地將數(shù)據(jù)輸入至計算機中。
采用計算機對測試儀進行監(jiān)控，可同時接收測試儀傳送來的測試數(shù)據(jù)，并能根據(jù)報警上下限的設置，進行聲音和畫面的報警。每臺測試儀通過若干只溫濕度傳感器測量各測點的溫濕度。
該系統(tǒng)適合于地下坑道、倉庫、車間、實驗室和密封空間等場所溫濕度的測量和控制。在不影響儀器設備貯存的條件下，可完成對儀器設備貯存地點溫濕度的自動監(jiān)控。特別是溫濕度的測量距離超過了通常技術(shù)指標，經(jīng)測試軟件進行溫度電阻補償，測量距離可達近2000米。
權(quán)利要求
1.一種偽交流信號測試方法，其特征是將標準電阻通過長線與遠端的被測電阻串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)電路；周期性交換直流信號的正極和負極，所產(chǎn)生可變頻率的方波交流信號作為激勵信號，將所述激勵信號加在所述串聯(lián)電路的兩端，然后進行測量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電阻自動測量的偽交流信號測試方法。將標準電阻通過長線與遠端的被測電阻串聯(lián)，構(gòu)成串聯(lián)電路；周期性交換直流信號的正極和負極，產(chǎn)生可變頻率的方波交流信號(即偽交流信號)，作為激勵信號，加在所述串聯(lián)電路的兩端，然后進行測量。本發(fā)明建立的偽交流信號測試方法，可進行遠距離、高精度的電阻測量，使測量精度不受信號源精度、長線阻耗、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量，如溫度測量、濕度測量及有害氣體檢測等。
文檔編號G01R27/00GK1499207SQ0214677
公開日2004年5月26日 申請日期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 申請人:中國人民解放軍第二炮兵第一研究所