CN115326224A

CN115326224A - 一种星载高精度抗干扰测温装置与方法

Info

Publication number: CN115326224A
Application number: CN202210901138.3A
Authority: CN
Inventors: 杨珊珊; 吴刚; 蔡晓宏; 刘玄; 朱莹; 钟兴旺
Original assignee: Xian Institute of Space Radio Technology
Current assignee: Xian Institute of Space Radio Technology
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2022-11-11

Abstract

本发明公开了一种星载高精度抗干扰的测温装置和方法，利用多个铂电阻与多路模拟开关的配合实现多通道测量，测量过程中铂电阻两端同时连接恒流源通道和采集通道，采集到的铂电阻两端电压结合测温参考电阻两端电压值和偏置电阻两端电压值，得到铂电阻的阻值，最终由铂电阻的阻值获取其对应的温度值。本发明可用于星上产品高精度温度测量，具有测量精度高、抗干扰能力强、稳定可靠、多通道的特点。

Description

一种星载高精度抗干扰测温装置与方法

技术领域

本发明涉及一种适用于星上产品温度的精密测量或军工及民用工业领域精密测量的高精度、抗干扰的星载高精度抗干扰测温装置与方法，属于测量技术领域。

背景技术

铂电阻由于其成本低、材料物性稳定、测温精度高，线性度和灵敏度号和稳定性强等优点，这使铂电阻成为精密测温领域的首选。

目前一般采用二线制或者四线制实现铂热电阻高精度测温，二线制或者四线制均通过控制模拟开关的通断，由双恒流源驱动电路为铂电阻及测温参考电阻提供恒定电流，根据多次测量减小测量误差的原则，将电阻上的阻值变化转化为电压变化量输出，经过差分放大器和AD转换器转换成数字量，最后经软件滤波处理后实现温度测量。

上述二线制或者四线制均属于基于模拟数字转换器的电阻测温***，具有小尺寸、低成本和高集成的特性，然而这种电阻测温***中未考虑抗干扰措施，一方面会受到恒流源激励误差、热电势和电压测量误差的影响，其主要表现为恒流源长、短期电流漂移、引线电阻以及自热效应等引起的热电动势可到数毫伏，进而引起的测量误差可能超过0.1℃，无法满足高精度温度测量需求；另一方面，电阻测温***容易受到电磁环境的影响，用于星载产品时无法适应复杂的电磁环境，导致无法保证温度采集数据的有效性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种星载高精度抗干扰的测温装置和方法，解决了现有技术中测温装置无法满足高精度温度测量需求和容易受到电磁环境的影响的技术问题，本发明可用于星上产品高精度温度测量，具有测量精度高、抗干扰能力强、稳定可靠、多通道的特点。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种星载高精度抗干扰测温装置，包括：

恒流源I、测温参考电阻Rt、偏置电阻R1、多路模拟开关K1～K4、匹配电阻R2、被测铂电阻Rt1～Rtn、运算放大器S1～S3、和A/D转换器；

多路模拟开关K1控制铂电阻Rt1～Rtn中被测铂电阻以及测温参考电阻Rt与恒流源I的导通和断开；多路模拟开关K2用于控制被测铂电阻以及测温参考电阻Rt与地的导通和断开；多路模拟开关K1和恒流源I之间接有偏置电阻R1，多路模拟开关K2和地之间接有匹配电阻R2；

多路模拟开关K3和K4控制运算放大器S2与被测铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻Rt的导通和断开；

运算放大器S1采集偏置电阻R1两端的电压值并经送运算放大器S3至A/D转换器；运算放大器S2与被测铂电阻Rt1～Rtn导通时，采集被测铂电阻Rt1～Rtn两端的电压值并经送运算放大器S3送至A/D转换器，运算放大器S2与测温参考电阻Rt导通时，采集测温参考电阻Rt两端的电压值并经送运算放大器S3送至A/D转换器；

A/D转换器根据被测铂电阻Rt1～Rtn两端的电压值、偏置电阻R1两端的电压值以及测温参考电阻Rt两端的电压值，输出被测铂电阻Rt1～Rtn的阻值，所述被测铂电阻Rt1～Rtn的阻值用于推导被测铂电阻Rt1～Rtn的温度值。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温装置中，被测铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻Rt的一端依次通过多路模拟开关K1和偏置电阻R1接恒流源I，被测铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻R1的另一端依次通过多路模拟开关K2和匹配电阻R2接地；

多路模拟开关K3中各路模拟开关的一端和多路模拟开关K4中各路模拟开关的一端分别接被测铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻Rt的两端，多路模拟开关K3中各路模拟开关的另一端接运算放大器S2的正输入端，多路模拟开关K4中各路模拟开关的另一端接运算放大器S2的负输入端；

运算放大器S1的正输入端和负输入端接偏置电阻R1的两端；

运算放大器S1的输出端和运算放大器S2的输出端分别接运算放大器S3的正输入端和负输入端；

运算放大器S3的输出端接A/D转换器。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温装置中，匹配电阻R2使被测铂电阻Rt1～Rtn两端的阻抗一致：

R_K1+R1+R_I＝R_K2+R2；

其中，R_K1和R_K2分别为多路模拟开关K1和K2的阻值，R_-I为恒流源I输出的阻值。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温装置中，恒流源I包括由仪用放大器和运放组成的电压转电流电路；A/D转换器自带基准源提供的电压经所述电压转电流电路和偏置电阻R1后产生恒定电流；

Rt1～Rtn为Pt1000铂电阻；

恒流源I输出的恒定电流为1mA。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温装置中，偏置电阻R1、匹配电阻R2、测温参考电阻Rt的温漂系数≤2ppm/℃：

偏置电阻R1的阻值为被测铂电阻Rt1～Rtn阻值范围的中值；

测温参考电阻Rt的阻值为被测铂电阻Rt1～Rtn阻值范围中不同于偏置电阻R1阻值的任一值。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温装置中，运算放大器S3的放大倍数根据额定温度变化量引起的被测铂电阻Rt1～Rtn阻值的变化量以及A/D转换器的满量程范围和有效位数确定，具体为：

根据额定温度变化量引起的被测铂电阻Rt1～Rtn阻值的变化量计算额定温度变化量引起的恒流源I输出电流在被测铂电阻Rt1～Rtn上电压值的变化量；

根据A/D转换器的满量程范围和有效位数确定A/D转换器的最小分辨率；

根据额定温度变化量引起的恒流源I输出电流在被测铂电阻Rt1～Rtn上电压值的变化量和A/D转换器的最小分辨率计算运算放大器S3的放大倍数。

一种星载高精度抗干扰测温方法，采用上述星载高精度抗干扰测温装置实现，包括：

步骤(1)：通过运算放大器S1和运算放大器S2分别采集偏置电阻R1两端的电压值U1和被测铂电阻Rti两端的电压值Uti，并经送运算放大器S3送至A/D转换器，A/D转换器采集到的电压差值为△Ui；被测铂电阻Rti为被测铂电阻Rt1～Rtn其中之一；U1、Uti和△Ui满足如下关系式：

[U1-Uti]×ρ＝△Ui，即，[R1×I–Rti×I]×ρ＝△Ui；

步骤(2)：通过运算放大器S1和运算放大器S2分别采集偏置电阻R1两端的电压值U1和测温参考电阻Rt两端的电压值Ut，并经送运算放大器S3送至A/D转换器，A/D转换器采集到的电压差值为△Ut；U1、Ut和△Ut满足如下关系式：

[U1-Ut]×ρ＝△Ut，即，[R1×I–Rt×I]×ρ＝△Ut；

由于两次测量间隔非常短，可以近似认为I、Rt、R1均为定值，两式相除，得到被测铂电阻阻值Rti：

Rti＝[△Ui×Rt+(△Ut-△Ui)×R1]/△Ut；

其中Rti为被测铂电阻阻值，ρ为运算放大器S3的放大倍数。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温方法中，重复执行步骤(1)和步骤(2)，得到同一被测铂电阻Rti的多组电阻阻值；

对被测铂电阻Rti的多组电阻阻值进行中值滤波后，得到被测铂电阻Rti的温度值。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温方法中，将被测铂电阻Rt1～Rtn中的其中一个被测铂电阻作为校正用铂电阻；

该校正用铂电阻置于星载高精度抗干扰测温装置中，用于获取星载高精度抗干扰测温装置的实时温度，根据星载高精度抗干扰测温装置的实时温度得到星载高精度抗干扰测温装置的温漂特性，利用所述温漂特性对Rti-进行校正。

进一步的，上述星载高精度抗干扰测温方法中，运算放大器S1和运算放大器S2每次采集电压值的时间≤6ms，相邻两次采集的时间间隔≤6ms。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明创造性的提出一种星载高精度抗干扰测温装置，大幅提高了测量精度，测量精度可达Δ0.01℃，可为我国后续空间高精度测量任务提供有效技术支撑；

(2)本发明仅通过增加开关数量，即可实现n通道的采集功能，具有很好的扩展性；

(3)本发明设置匹配电阻，保证铂电阻两端对地阻抗基本一致，解决了测温电路中阻抗不平衡的问题，有效消除了复杂电磁环境对测量精度的影响；

(4)本发明采用单路恒流源测量的方法，同时采集铂电阻两端压差，解决了由于恒流源器件个体差异对测量结果的影响；

(5)本发明进一步采用多次测量的方法，当两次采集到的电压值存在干扰时，多次测量铂电阻两端电压能够消除采样通路中电流变化和输入阻抗变化等的影响，进一步提高测量准确性；

(6)本发明具有高抗干扰、多通道的特性，可广泛扩展应用于军工、民用工业的高精度测量领域，同时，除实现温度测量外，还可实现微小电压、微小信号的测量。

附图说明

图1为现有技术中四线制测温示意图；

图2为本发明星载高精度抗干扰测温装置原理图；

图3为本发明星载高精度抗干扰测温装置电路示意图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

四线制连接方法测量被测铂热电阻的阻值，从而推算出被测件的温度值。现有的四线制测温方法的连接方式如图1所示，在被测电阻的根部两端分别连接两组导线，其中一组导线为铂电阻提供恒定电流，把电阻转换成电压信号；另一组导线将铂电阻的电压压降传送给后端的电压采集单元，实现温度测量。由于采集单元的输入端为高阻状态，测量电压压降的导线上基本无电流通过，导线电阻对铂电阻测温结果的影响可以忽略不计。因此这种方式可以最大化消除引线的电阻影响，用于高精度温度测量。其中恒流一般小于5mA，避免由于较大的电流引起铂电阻的自发热带来的测量误差，电流越小引起的自热效应就越小，在本方案中选择1mA。

本发明提供一种星载高精度抗干扰的测温装置和方法，利用多个铂电阻与多路模拟开关的配合实现多通道测量，测量过程中铂电阻两端同时连接恒流源通道和采集通道，采集到的铂电阻两端电压结合测温参考电阻两端电压值和偏置电阻两端电压值，得到铂电阻的阻值，最终由铂电阻的阻值获取其对应的温度值。本发明可用于星上产品高精度温度测量，具有测量精度高、抗干扰能力强、稳定可靠、多通道的特点。

本发明星载高精度抗干扰测温装置的电路原理如图3所示，包括恒流源I，测温参考电阻Rt，偏置电阻R1，多路模拟开关K1～K4，匹配电阻R2，被测铂电阻Rt1～Rtn，运算放大器S1～S3和A/D转换器；

多路模拟开关K1中各路模拟开关的一端通过偏置电阻R1接恒流源I，多路模拟开关K2中各路模拟开关的一端通过匹配电阻R2接地；铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻Rt的两端分别连接多路模拟开关K1中各路模拟开关的另一端和多路模拟开关K2中各路模拟开关的另一端；

多路模拟开关K3中各路模拟开关的一端和多路模拟开关K4中各路模拟开关的一端分别接铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻Rt的两端，多路模拟开关K3中各路模拟开关的另一端接放大器S2的正输入端，多路模拟开关K4中各路模拟开关的另一端接放大器S2的负输入端；

放大器S1的正输入端和负输入端接偏置电阻R1的两端；

放大器S1的输出端和放大器S2的输出端分别接放大器S3的正输入端和负输入端；

原酸放大器S3的输出端接A/D转换器。

S1、S2选用放大倍数为1的放大器仅作差分用，放大倍数为1。

S1采集R1两端的电压值，S2采集被测铂电阻Rt1～Rtn或者Rt两端的电压值，这两个电压值又送至运放S3的输入端，S3的输出端送入A/D采集输出，图3中虚线部分为四线制铂电阻，R_线阻为铂电阻的等效线阻。

该测温装置就是通过切换开关K1～K4，切换不同的电压信号进入运放和A/D，完成电压信号的测量，并最终确定被测铂电阻Rt1～Rtn中一个或几个的阻值。

测量分两步执行，以测量Rt1为例说明如下：

步骤1：通过运算放大器S1、S2采集R1、Rt1电阻两端的压差，由S3放大后输入给后端A/D转换器，A/D转换器采集到的电压差值为△U1；

步骤2：通过运算放大器S1、S2采集R1、Rt电阻两端的压差，由S3放大后输入给后端A/D转换器，A/D转换器采集到的电压差值为△Ut；

步骤1中R1两端压差U1和Rt1电阻两端压差Ut1满足如下方程式：

[U1-Ut1]×ρ＝△U1，即[R1×I–Rt1×I]×ρ＝△U1；

步骤2中R1两端压差U1和Rt电阻两端压差Ut满足如下方程式：

[U1-Ut]×ρ＝△Ut，即，[R1×I–Rt×I]×ρ＝△Ut；

其中Rt1为被测铂电阻Rt1阻值，△U1、△Ut为A/D转换器采集到的电压值，即R1电阻两端压差与Rt1电阻两端压差的差值，以及R1电阻两端压差与Rt电阻两端压差的差值，ρ为S3的放大倍数，I为恒流源电流值，解方程组可得Rt1：

Rt1＝[△U1×Rt+(△Ut-△U1)×R1]/△Ut；

由以上结果可知，最终影响测量结果的因素有：2次AD测量值、电阻R1、Rt的阻值，及两次测量恒流源电流I的稳定性。而与引线电阻、自热效应和元器件温漂等无关。最后由铂热电阻与温度的函数关系，推导出温度值，具体方法及原理如下：

铂热电阻是利用金属铂在一定温度范围内，其电阻值随温度呈现规律变化的原理进行来实现温度测量，其具有高稳定性和高精度的特点，在温度测量领域应用广泛。其中工业铂电阻电阻值与温度之间的函数关系如下所示：

-200℃～0℃：

Rt/R₀＝1+At+Bt²+C(t-100)³

0℃～850℃：

Rt/R₀＝1+At+Bt²

式中：Rt温度为t时铂电阻的电阻值；

R₀温度0℃时铂电阻的电阻值；

A、B、C常数：IEC60751、JJG229-2010规定常数，

A＝3.9083*10^-3℃^-1；

B＝-5.7750*10^-7℃^-2；

C＝-4.1830*10^-12℃^-4。

本发明能够有效提高抗干扰能力。如图2所示，与A/D转换器连通的采集通道无电流通过，故外部干扰不会对其造成影响；与恒流源I连通的恒流源通道中有恒定电流，恒定电流优选1mA，当施加干扰时，若铂电阻Rt1两端对地阻抗不一致，则在Rt1两端会产生干扰电压差，影响最终测量结果。本发明通过调节匹配电阻R2的阻值，使得Rt1两端对地电阻一致(即R_K1+R1+R_I＝R_K2+R2)，当发生干扰时，干扰电压在Rt1两端产生的干扰电压为共模干扰，不会对测量结果产生影响。经过EMC试验验证，本发明可有效消除外部电磁环境的干扰。

本发明提出的测温方法可达Δ0.01℃，实现了目前业界最高的测温精度，并可有效适应航天飞行器中各种恶劣的电磁、空间环境，有效消除了引线电阻、自热效应和元器件温漂对测温结果的影响，具有测量精度高、抗干扰能力强、稳定可靠、多通道的特点，在空间测量领域具有极高应用价值。

实施例1：

本实施例中关于精密电阻阻值、匹配电阻阻值、放大器倍数的选取以任务要求中的测温范围-25℃～+60℃，测温设计精度0.01℃为例进行计算。

(1)恒流源

本发明中的测温法对恒流源对其稳定度要求很高，即两次测量过程中恒流源的稳定度。本实施方案中使用A/D转换器自带基准源提供高精度电压，由仪用放大器和运放组成的电压转电流电路，通过精密电阻产生1mA恒定电流。精密电阻选用万分之一精密电阻，温漂系数2ppm/℃。

(2)恒流源多路模拟开关及温度信号多路模拟开关

为减小电阻热效应对阻值的影响，尽可能减少电阻通电时间，本实施方案中设定每次采集的时间间隔≤6ms。

(3)高精度铂电阻

选择使用铂电阻组件Pt1000，具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点。采用四线制接线法最大化消除由于引线带来的测量误差问题。

(4)放大器

选用具有高精度、高共模抑制比的运放。

(5)A/D转换器

根据任务要求中的测温范围和测温设计精度选择合适的A/D转换器并确定其有效位数。

举例说明如下：根据测温设计精度0.01℃，设定A/D转换器的最小分辨率对应温度变化量为0.01℃，-25℃～+60℃对应的满量程温度为85℃，得出AD的有效位数至少需要13.05位(log₂(85/0.01)＝13.05)，以选用16位A/D转换器AD976为例估算：其信噪比为85dB，根据工程经验公式A/D转换器的有效位数＝(信噪比-1.76)/6.02可知，AD976的有效位数为13.8，可以满足任务要求。

(6)运放放大倍数的选择

根据温度变化对应的电阻阻值变化(该阻值变化量为热敏电阻特性，产品手册中均会有明确说明)，计算恒流源输出电流在铂电阻上电压值的变化量，再根据A/D转换器的满量程范围和有效位数确定其最小分辨率(实际值)，最后根据最小分辨率和电阻上的电压值变化量计算运算放大器的S3放大倍数，保证其电压变化在A/D转换器的线性范围内。实际调试过程中如果最终***精度满足要求且有余量，可以适当减小放大器放大倍数，增加测温范围。

举例说明如下：产品手册上说明热敏电阻0.01℃温度变化对应0.039Ω的阻值变化，则1mA的电流，铂电阻Pt1000上的电压值变化在39uV，以16位A/D转换器AD976为例，其实际采集有效位数13位，-10V～+10V测量范围，则13位A/D实际最小分辨率为2.4mV(20/2^13＝0.00244)。要使铂电阻上的电压变化值满足AD的最小分辨率，则放大器的放大倍数至少需达到2.4mV/39uV＝61.5倍。

(7)测温参考电阻、匹配电阻和偏置电阻的选择

根据任务要求的测温范围计算铂电阻阻值范围，为使信号经放大后尽量与A/D转换器满量程保持一致，提高测温分辨率，偏置电阻R1选择铂电阻阻值范围中值，测温参考电阻Rt只需选择铂电阻阻值范围内任意1个不同阻值即可，为保证被测铂电阻两端阻抗一致，需要根据恒流源的输出阻抗、偏置电阻阻值和模拟开关的阻抗选择合适的匹配电阻R2。

举例说明如下：0.01℃温度变化对应0.039Ω的阻值变化，由测温范围可知对应铂电阻阻值范围约为901.9Ω～1232.4Ω。电阻R1的阻值应选择901.9Ω～1232.4Ω的中间值，电阻Rt选择上述范围内的任意1个不同于R1的阻值即可。例如R1为1067Ω，Rt为1150Ω，R2为3.5kΩ，这样在-25℃～+60℃温度范围内，运算放大器S3的电压输入范围为-161～161mV，放大62倍后为-9.982～9.982V，满足A/D转换器±10V的输入范围。

(8)软件滤波处理

利用测温设备内部的校正用铂电阻，根据测量设备温漂影响的近似线性的特征，软件处理消除被测铂电阻温漂对测量准确度的影响，多次分时采集A/D转换器输出的电阻值，进行中值滤波。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims

1.一种星载高精度抗干扰测温装置，其特征在于，包括：

恒流源I、测温参考电阻Rt、偏置电阻R1、多路模拟开关K1～K4、匹配电阻R2、被测铂电阻Rt1～Rtn、运算放大器S1～S3和A/D转换器；

2.根据权利要求1所述的一种星载高精度抗干扰测温装置，其特征在于，

被测铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻Rt的一端依次通过多路模拟开关K1和偏置电阻R1接恒流源I，被测铂电阻Rt1～Rtn以及测温参考电阻R1的另一端依次通过多路模拟开关K2和匹配电阻R2接地；

运算放大器S1的正输入端和负输入端接偏置电阻R1的两端；

运算放大器S3的输出端接A/D转换器。

3.根据权利要求1所述的一种星载高精度抗干扰测温装置，其特征在于，匹配电阻R2使被测铂电阻Rt1～Rtn两端的阻抗一致：

R_K1+R1+R_I＝R_K2+R2；

4.根据权利要求1所述的一种星载高精度抗干扰测温装置，其特征在于，恒流源I包括由仪用放大器和运放组成的电压转电流电路；A/D转换器自带基准源提供的电压经所述电压转电流电路和偏置电阻R1后产生恒定电流；

Rt1～Rtn为Pt1000铂电阻；

恒流源I输出的恒定电流为1mA。

5.根据权利要求1所述的一种星载高精度抗干扰测温装置，其特征在于，偏置电阻R1、匹配电阻R2、测温参考电阻Rt的温漂系数≤2ppm/℃：

偏置电阻R1的阻值为被测铂电阻Rt1～Rtn阻值范围的中值；

6.根据权利要求1所述的一种星载高精度抗干扰测温装置，其特征在于，运算放大器S3的放大倍数根据额定温度变化量引起的被测铂电阻Rt1～Rtn阻值的变化量以及A/D转换器的满量程范围和有效位数确定，具体为：

7.一种星载高精度抗干扰测温方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的一种星载高精度抗干扰测温装置实现，包括：

[U1-Uti]×ρ＝△Ui，即，[R1×I–Rti×I]×ρ＝△Ui；

[U1-Ut]×ρ＝△Ut，即，[R1×I–Rt×I]×ρ＝△Ut；

根据步骤(1)和步骤(2)所得关系式，得到被测铂电阻阻值Rti：

Rti＝[△Ui×Rt+(△Ut-△Ui)×R1]/△Ut；

其中Rti为被测电阻阻值，ρ为运算放大器S3的放大倍数。

8.根据权利要求7所述的一种星载高精度抗干扰测温方法，其特征在于，重复执行步骤(1)和步骤(2)，得到同一被测铂电阻Rti的多组电阻阻值；

9.根据权利要求7所述的一种星载高精度抗干扰测温方法，其特征在于，将被测铂电阻Rt1～Rtn中的其中一个被测铂电阻作为校正用铂电阻；

该校正用铂电阻置于星载高精度抗干扰测温装置中，用于获取星载高精度抗干扰测温装置的实时温度，根据星载高精度抗干扰测温装置的实时温度得到星载高精度抗干扰测温装置的温漂特性，利用所述温漂特性对Rti进行校正。

10.根据权利要求7所述的一种星载高精度抗干扰测温方法，其特征在于，运算放大器S1和运算放大器S2每次采集电压值的时间≤6ms，相邻两次采集的时间间隔≤6ms。