一種引線電阻消除的電阻信號源及其電阻測量電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電阻信號源，特別涉及一種引線電阻消除的電阻信號源及其電阻測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]任何導(dǎo)線都有電阻，材質(zhì)和截面積相同的導(dǎo)線，長度越長，其電阻越大，當(dāng)這段導(dǎo)線作為引線用于傳遞信號時(shí)，其自身的電阻即為引線電阻。引線電阻的影響在AD采樣過程中是不可忽視的，大到一定程度時(shí)，若不消除引線的電阻，會(huì)影響電阻采樣的精度，造成信號測量的誤差。普通的電阻信號源，如PT100，電阻箱，精密電阻等，當(dāng)接入電阻過大的引線后，會(huì)引起電阻測量的偏差。
[0003]傳統(tǒng)的電阻測量方法有以下兩種:一、三線制測電阻:分兩步執(zhí)行，首先測出總電阻(即被測電阻與引線電阻之和)，然后再測出引線電阻，通過軟件計(jì)算將總電阻阻值減去引線電阻得到被測電阻的最終電阻值，前提是三根引線的電阻值要一致；二、四線制測電阻:兩條附加測試線提供恒定電流，另兩條測試線測量被測電阻的電壓降，在電壓表輸入阻抗足夠高的情況下，電流幾乎不流過電壓表，這樣就可以精確測量被測電阻上的壓降，通過計(jì)算得出電阻值。
[0004]對于三線制來說，需要通過軟件配合進(jìn)行多次采樣，相對于單次采樣來說采樣時(shí)間會(huì)變長，特別是對于高速采樣來說會(huì)有一定的局限性；對于四線制來說，需要四個(gè)端子的配合，兩個(gè)作為激勵(lì)，兩個(gè)用于測量，接線復(fù)雜，也需要軟件的配合來完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種引線電阻消除的電阻信號源及電阻測量系統(tǒng)，通過內(nèi)部電路設(shè)計(jì)自行消除了引線電阻，只需二線制測量，解決現(xiàn)有電阻測量技術(shù)中接線復(fù)雜、采樣時(shí)間長等缺點(diǎn)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明提供一種引線電阻消除的電阻信號源，其包括:標(biāo)準(zhǔn)電阻、第一壓控電壓源、第二壓控電壓源。
[0007]其中:所述標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端分別連接第一連接線和第二連接線，第一連接線和第二連接線的自由端為第一接口和第二接口；
所述第一壓控電壓源的反相輸入端和所述第二壓控電壓源的反相輸入端為自由端，分別為第三接口和第四接口；
所述第一壓控電壓源的正相輸入端連接所述第一連接線的自由端，輸出端連接所述第一連接線的另一端；所述第二壓控電壓源的正相輸入端連接所述第二連接線的自由端，輸出端連接所述第一連接線的另一端或所述第二連接線的另一端；或
所述第一壓控電壓源的正相輸入端連接所述第一連接線的自由端，輸出端連接所述第二連接線的另一端，所述第二壓控電壓源的正相輸入端連接所述第二連接線的自由端，輸出端連接所述第二連接線的另一端；
所述第一壓控電源以及所述第二壓控電源的放大倍數(shù)為-1。
[0008]較佳地，所述第一壓控電壓源的輸入阻抗和/或所述第二壓控電壓源的輸入阻抗大于10，輸入阻抗足夠大，能夠確保對引線電阻的壓降完全抵消。
[0009]較佳地，所述第一壓控電壓源包括:第一高精度儀表放大器及其外圍電路，所述標(biāo)準(zhǔn)電阻的一端與所述第一高精度儀表放大器的輸出端相連。
[0010]較佳地，所述第二壓控電壓源包括:第二高精度儀表放大器及其外圍電路，所述標(biāo)準(zhǔn)電阻的另一端與所述第二高精度儀表放大器的輸出端相連，高精度儀表放大器，轉(zhuǎn)換精度足夠高，能夠進(jìn)一步保證對引線電阻的壓降完全消除。
[0011]較佳地，所述第一高精度儀表放大器和/或所述第二高精度儀表放大器的型號為LTC2053，其具備雙電源供電，超低失調(diào)電壓、超低溫漂等特性，能夠有效抵消引線電阻的壓降。
[0012]較佳地，所述第一壓控電壓源通過地線與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻相連，所述第一壓控電壓源的輸出端通過地線與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻相連。
[0013]較佳地，所述第二壓控電壓源通過地線與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻相連，所述第二壓控電壓源的輸出端通過地線與所述標(biāo)準(zhǔn)電阻相連，能夠節(jié)省連線，簡化結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明還提供一種引線電阻消除的電阻信號源的電阻測量系統(tǒng)，其包括:如上所述的電阻信號源以及測量設(shè)備。其中:所述測量設(shè)備的一端通過第一引線與所述第一接口相連，另一端通過第二引線與第二接口相連；所述第三接口通過第三引線與所述第一引線的靠近測量設(shè)備的一端相連；所述第四接口通過第四引線與所述第二引線的靠近測量設(shè)備的一端相連。
[0015]將第一壓控電壓源的放大倍數(shù)設(shè)定為-1，其正好消除了第一引線電阻所產(chǎn)生的壓降，同理第二壓控電源也正好消除了第二引線電阻所產(chǎn)生的壓降。因此，測量設(shè)備兩端采集到的電壓，即為標(biāo)準(zhǔn)電阻通過激勵(lì)電流所產(chǎn)生的壓降，達(dá)到了消除引線電阻的目的。
[0016]該測量系統(tǒng)是對第一引線電阻以及第二引線電阻分別進(jìn)行消除，即使第一引線電阻、第二引線電阻、第三引線電阻以及第四引線電阻各不相同，也能順利消除引線電阻的壓降，不會(huì)對測量結(jié)果產(chǎn)生任何影響。
[0017]較佳地，所述第一引線、第二引線、第三引線、第四引線與所述電阻信號源之間通過接插件連接，拔插方便，簡化了線路連接，可操作性強(qiáng)。
[0018]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明提供的電阻信號源，通過內(nèi)部電路設(shè)計(jì)自行消除引線電阻，直接提供一個(gè)純凈的電阻信號；
(2)對于測試設(shè)備來說無特殊要求，無額外端口，只需二線制測量即可消除引線電阻，接線簡單方便；
(3)同時(shí)無需通過軟件配合來計(jì)算引線電阻，能夠簡化軟件設(shè)計(jì)甚至無需軟件配合；
(4)另外，無需分布測量，只需單次采樣即可完成，可有效縮短采樣周期，可用于高速采樣；
(5)電阻內(nèi)部消除引線電阻的電路是對標(biāo)準(zhǔn)電阻兩側(cè)引線分別進(jìn)行消除，因此即使兩側(cè)引線電阻大小不同，也能進(jìn)行消除，輸出純凈的電阻信號。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的引線電阻消除的電阻信號源的示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的引線電阻消除的電阻信號源的示意圖；
圖3為本發(fā)明的引線電阻消除的電阻信號源的電路圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的引線電阻消除的電阻信號源的示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例4的引線電阻消除的電阻信號源的電阻測量原理圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例4的引線電阻消除的電阻信號源的電阻測量電路圖。
[0020]標(biāo)號說明:1_標(biāo)準(zhǔn)電阻，2-第一壓控電壓源，3-第二壓控電壓源，4-第一連接線，5-第二連接線，6-第一高精度儀表放大器，7-第二高精度儀表放大器，8-測量設(shè)備，9-第一引線，10-第二引線，11-第三引線，12-第四引線，13-接插件；
A-第一接口，B-第二接口，C-第三接口，D-第四接口。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0022]本發(fā)明提供的電阻信號源包括:標(biāo)準(zhǔn)電阻、第一壓控電壓源以及第二壓控電壓源。第一壓控電源以及第二壓控電源的放大倍數(shù)設(shè)定為-1，正好產(chǎn)生與引線電阻所產(chǎn)生的壓降大小相同、方向相反的電壓，即抵消了引線電阻所產(chǎn)生的壓降，消除了引線電阻的影響。以下結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明的引線電阻消除的電阻信號源。
[0023]實(shí)施例1:
如圖1所示，為本實(shí)施例的引線電阻消除的電阻信號源的示意圖，其包括標(biāo)準(zhǔn)電阻1、第一壓控電壓源2以及第二壓控電壓源3。標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端分別連接第一連接線4和第二連接線5，兩連接線的兩個(gè)自由端口分別為第一接口 A和第二接口 B ;第一壓控電壓源2的反相輸入端為第三接口，正相輸入端與第一連接線4的自由端相連，輸出端與第一連接線4的另一端相連；第二壓控電壓源3的反相輸入端為第四接口，正相輸入端與第二連接線5的自由端相連，輸出端與第二連接線5的另一端相連。當(dāng)測量電阻信號源的電阻時(shí)，將第一接口
A、第二接口 B、第三接口 C以及第四接口 D分別通過引線于測量設(shè)備相連接，引線自身有電阻，會(huì)對電阻信號源電阻的測量產(chǎn)生影響，第一壓控電源2以及第二壓控電壓源3用于消除引線電阻的影響，將其放大倍數(shù)設(shè)定為-1，其產(chǎn)生的壓降正好與引線所產(chǎn)生的壓降大小相同、方向相反，相互抵消，測量設(shè)備兩端采集到的電壓即為標(biāo)準(zhǔn)電阻I所產(chǎn)生的壓降。
[0024]實(shí)施例2:
如圖2所示，為本實(shí)施例的電阻信號源的示意圖，其與實(shí)施例1不同的地方在于，第一壓控電壓源2的正相輸入端與第一連接線4的自由端相連，輸出端連接第二連接線5的與標(biāo)準(zhǔn)電阻I相連的一端，第二壓控電壓源3的正相輸入端與第二連