CN103675470B - 一种n×m维电阻网络测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种N×M维电阻网络测量装置，包括恒流源、仪表放大电路、电压采集电路和四个多路模拟开关；每N个电阻形成一个电阻网络，共形成M个电阻网络；每个电阻网络中的每个电阻的一端通过导线互连并形成连接点；所述连接点通过一根电缆与第三多路模拟开关的一路相连；所述连接点通过另一根电缆与第四多路模拟开关的一路相连；每个电阻网络中的每一个电阻的另一端通过两根电缆分别与第一多路模拟开关的一路、第二多路模拟开关的一路相连；恒流源、第二多路模拟开关和第三多路模拟开关形成电流源通路；第一多路模拟开关、第四多路模拟开关和仪表放大电路形成电压测试通路；通过控制四个多路模拟开关来实现N×M维电阻中的每个电阻的测试。

Description

一种N×M维电阻网络测量装置
技术领域
本发明属于精密电阻测量领域。
背景技术
通过长线缆测试精密电阻时，线缆的阻抗会对测试结果造成影响。为避免线缆对测试的影响，通常采用四线制测试精密电阻[1-3]。四线制将电阻测量的两条回路分为动力引线和传感引线。通过恒流源给动力引线注入电流使电阻上出现压降；在高阻抗的传感引线上通过高倍放大和精密测量线路测量电阻压降，可测量未引入导线干扰的电阻阻值。本四线制测试方法适用于高精度、稳定性和一致性好的精密温度测量领域。
[1]一种利用铂电阻测量的高精度温度测量装置，CN200920109994.5，中国科学院空间科学与应用研究中心；
[2]一种高精度铂电阻阻值自动测试装置，CN201120325724.5，中国电子科技集团公司第四十九研究所；
[3]一种利用铂电阻测量的高精度温度测量装置，CN200920109994.5，中国科学院空间科学与应用研究中心；
[4]一种利用双恒流源三线测量温度铂电阻的电路，CN201120288667.8，长春气象仪器研究所有限责任公司。
但是四线制测量具有电路复杂、线缆多和成本高的局限，因此[4]文献采用三线制四线制通用的方式，测试精密电阻，降低了电阻测量的成本。
卫星新研的离子电推进线路大量采用精密的Pt电阻作为测温传感器。Pt电阻具有精密、变化率小的特点(0.3851Ω/℃)，受电缆阻抗(0.2Ωˉ3Ω)影响较大，需要星载电路采用四线制测电阻方法，对每路Pt电阻提供恒流源及高倍放大电路。当推进大量采用Pt电阻作为测温敏感器时，需要采集的Pt电阻路数较多，需要消耗大量硬件电路资源和整星电缆。经分析，卫星离子推进的铂电阻网络，具有电阻数目多、电阻分组为N×M分布的特点。如果采用传统的四线制电阻测试网络，电缆电路成本和调试成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种实现简单、电缆数量少、成本较低的N×M(N为大于等于2的整数，M为大于等于2的整数)维电阻网络测量装置。
本发明包括如下技术方案：
一种N×M维电阻网络测量装置，包括恒流源、仪表放大电路和电压采集电路；第一多路模拟开关、第二多路模拟开关、第三多路模拟开关和第四多路模拟开关；第一多路模拟开关、第二多路模拟开关具有N×M路模拟开关；第三多路模拟开关和第四多路模拟开关具有M路模拟开关；每N个电阻形成一个电阻网络，共形成M个电阻网络；每个电阻网络中的每个电阻的一端通过导线互连并形成连接点；所述连接点通过一根电缆与第三多路模拟开关的一路相连；所述连接点通过另一根电缆与第四多路模拟开关的一路相连；每个电阻网络中的每一个电阻的另一端通过两根电缆分别与第一多路模拟开关的一路、第二多路模拟开关的一路相连；恒流源的一端与所述第二多路模拟开关相连，恒流源的另一端与第三多路模拟开关相连，从而形成电流源通路；第一多路模拟开关与仪表放大电路的一输入端相连，第四多路模拟开关与仪表放大电路的另一输入端相连，从而形成电压测试通路；仪表放大电路的输出端与电压采集电路相连；通过控制四个多路模拟开关来实现N×M维电阻中的每个电阻的测试。
所述电阻为用于温度测量的铂电阻。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明使用2×N×M+2M线缆网替代四线制测试，通过区分电压通路和电流通路的方式避免电缆阻抗对电阻精度的影响，节省了大量电缆；采用分时切合多路模拟开关的方式给N×M个电阻分别提供单独的电流源通路和电压测试通路，节省大量电路面积。在原有设计基础上将电缆数目节省了2M×(N-1)根，电路节省为原有设计的1/(N×M)，在满足测试精度的前提下可节省大量电缆和硬件电路，降低了硬件成本和调试复杂性，性价比较高。
附图说明
图1为N×M(M＝2)维电阻网络测量装示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
如图1所示，为M＝2时的N×M维电阻网络测量装置示意图；包括恒流源A、仪表放大电路和电压采集电路；还包括第一多路模拟开关M1、第二多路模拟开关M2、第三多路模拟开关M3和第四多路模拟开关M4；第一多路模拟开关M1、第二多路模拟开关M2具有N×M路模拟开关；第三多路模拟开关M3和第四多路模拟开关M4具有M路模拟开关；每N个电阻形成一个电阻网络，共形成M个电阻网络；每个电阻网络中的每个电阻的一端通过导线互连并形成连接点；所述连接点通过一根电缆与第三多路模拟开关M3的一路相连；所述连接点通过另一根电缆与第四多路模拟开关M4的一路相连；每个电阻网络中的每一个电阻的另一端通过两根电缆分别与第一多路模拟开关的一路、第二多路模拟开关的一路相连；恒流源A的一端与所述第二多路模拟开关M2相连，恒流源A的另一端与第三多路模拟M3开关相连，从而形成电流源通路；第一多路模拟开关M1与仪表放大电路的一输入端相连，第四多路模拟开关M4与仪表放大电路的另一输入端相连，从而形成电压测试通路；仪表放大电路的输出端与电压采集电路相连；通过分时切换多路模拟开关给N×M维电阻中的每一个提供电流源通路和电压测试通路。
采用电压基准器件提供输入阻抗较小的恒流源A；采用运放芯片搭建高倍仪表放大电路，输入阻抗大于40M欧姆；采用2×(N×M)+2M的电缆网络对N×M维Pt电阻模拟四线制连接方式；采用多路模拟开关M1ˉM4控制每路电阻所对应的测试电路的导通和切断；在其中一路导通后，由于仪表放大电路通路阻抗较大，恒流源提供的电流将按照电流回路流经Pt电阻并回流至恒流源回路。由于电流不经过测压通路的电缆阻抗，因此测压电路对Pt电阻的测试不受电缆电阻的影响；测试结束后切换多路模拟开关，开启测试下一路电阻。N个电阻之间的导线连接阻抗r1-rN可通过标定确定，可得精确阻值。
本发明的测量装置可以应用于卫星离子推进铂电阻测温电路，此时，上述的电阻网络测量装置为用于温度测量的铂电阻网络测量装置。也可以应用于其它精密电阻的网络测量。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (2)

1.一种N×M维电阻网络测量装置，包括恒流源、仪表放大电路和电压采集电路；其特征在于，还包括第一多路模拟开关、第二多路模拟开关、第三多路模拟开关和第四多路模拟开关；第一多路模拟开关、第二多路模拟开关具有N×M路模拟开关；第三多路模拟开关和第四多路模拟开关具有M路模拟开关；每N个电阻形成一个电阻网络，共形成M个电阻网络；每个电阻网络中的每个电阻的一端通过导线互连并形成连接点；所述连接点通过一根电缆与第三多路模拟开关的一路相连；所述连接点通过另一根电缆与第四多路模拟开关的一路相连；每个电阻网络中的每一个电阻的另一端通过两根电缆分别与第一多路模拟开关的一路、第二多路模拟开关的一路相连；恒流源的一端与所述第二多路模拟开关相连，恒流源的另一端与第三多路模拟开关相连，从而形成电流源通路；第一多路模拟开关与仪表放大电路的一输入端相连，第四多路模拟开关与仪表放大电路的另一输入端相连，从而形成电压测试通路；仪表放大电路的输出端与电压采集电路相连；通过控制四个多路模拟开关来实现N×M维电阻中的每个电阻的测试。
2.如权利要求1所述的N×M维电阻网络测量装置，其特征在于：所述电阻为用于温度测量的铂电阻。
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