一种低成本高精度的电阻测量系统及其测量方法，包括电流源、多路联动开关、电压测量电路、处理器和显示模块，处理器通过多路联动开关，切换输入电阻依次为标准电阻R1、R2，读出电压测量电路的输出，并代入传输方程求解，然后切换输入为测量电阻，根据传输方程和电压测量电路输出电压求出测量电阻的值；本发明专利技术中只要电压测量电路的线性度误差足够小，测量电阻的误差就只与标准电阻相关，从理论上消除了电流源和电压测量电路，如差分处理电路、A/D转换器等所带来的误差，达到了只需要使用低成本的电流源和电压测量电路就能实现高精度测量电阻的目的；本发明专利技术中的标准电阻，在常规电阻测量电路的精密电流源中都是必须使用的，无须再增加成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量方法，尤其是是一种利用在线校准法，根据输入端的标准电阻校准测量电阻的系统及方法，具体地说是一种低成本高精度的电阻测量方法及采用该方法的测量系统。
技术介绍
目前很多用于测量物理量的传感器(如热敏电阻)都是将需要测量的信号转化为电阻信号，再通过对该电阻信号的测量，得出实际测量物理量的值；因此对电阻信号测量的准确性就直接决定了所测量的物理量值的准确性。传统的测量方法都是通过对传感器输出的电阻信号加上一个已知的电流后，再测量其两端的电压值，根据电压和电流计算出电阻，并经过运算得到测量物理量的值；在此过程中，电流源的误差、电压的测量误差都会给实际测量结果带来误差，而且随着测量环境温度和时间的变化，这些误差也会变化；为了提高测量结果的准确性，必须使用高质量的电流源和电压测量电路(如高精密、低温漂的电阻、运算放大器，以及高质量的A/D转换器等)来降低测量误差，而且不管使用多么精密的、价格多么昂贵的器件，误差或多或少总会存在， 从理论上无法消除该误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对仪表在测量物理量的过程中，为了提高电阻的测量精度，必须采用价格昂贵的、高精度、低温漂的电流源和电压测量电路，而且就算如此也无法完全消除误差的问题，提出；具体的说是利用在线校准法，根据输入端的标准电阻校准测量电阻，从理论上完全消除了电流源和电压测量电路所引入的误差，以达到用低成本的电路实现高精度测量的目的。本专利技术的技术方案一种低成本高精度的电阻测量系统，它包括电流源、多路联动开关、电压测量电路、处理器和显示模块；测量电阻和至少一个标准电阻R串联后接电流源，测量电阻和各标准电阻的两端分别连接各联动开关的输入端，所有联动开关的输出端并联接电压测量电路的正、负输入端，电压测量电路的信号输出端与处理器相连，处理器的控制信号输出端与联动开关切换电路相连，处理器与显示模块相连，显示模块作为电阻测量系统的信号输出，显示测量结果。一种低成本高精度的电阻测量系统，它包括电流源、多路联动开关、电压测量电路、处理器和显示模块；测量电阻和至少一个标准电阻的一端并接后接电压测量电路的负输入端，每路联动开关的输入端并接后依次接测量电阻和至少一个标准电阻的另一端，所有联动开关的输出端并联后分别接电流源和电压测量电路的正输入端，电压测量电路的信号输出端与处理器相连，处理器的控制信号输出端与联动开关切换电路相连，处理器与显示模块相连，显示模块作为电阻测量系统的信号输出，显示测量结果。本专利技术的每路联动开关包含两个同时打开或闭合的开关，开关是模拟开关或继电器的触点开关，所有的联动开关由处理器控制打开或闭合。本专利技术的电压测量电路为线性电路、采用差分输入方式，包含正、负两个输入端； 电压测量电路为差分A/D转换器，或者电压测量电路包括差分处理电路和通用A/D转换器。一种低成本高精度的电阻测量方法，应用低成本高精度的电阻测量系统，其特征是它包括以下三种处理方法(a)、当电压测量电路的线性度误差满足测量精度的要求时，采用两个标准电阻R1、R2 ；处理器控制联动开关，依次将连接至标准电阻Rl和标准电阻R2的联动开关闭合， 处理器分别读出各输入电阻对应的电压测量电路的输出结果V，并代入线性传输方程 V = kRx + b ；其中V——电压测量电路的输出电压； Rx——输入电阻值；k——电压测量电路和电流源的总传输系数； b——电压测量电路的零点偏移； 处理器解出电压测量电路和电流源的总传输系数k和电压测量电路的零点偏移b ；然后将连接至测量电阻的联动开关闭合，读出对应的电压测量电路的输出结果V，根据以上步骤得到的传输方程和输出结果V，处理器得到测量电阻值；(b)、当电压测量电路的线性度误差满足测量精度的要求，且零点偏移b或者总传输系数k已知时，采用一个标准电阻Rl ；处理器控制联动开关，将连接至标准电阻Rl的联动开关闭合，处理器读出对应的电压测量电路的输出结果V，并代入线性传输方程V = kRx + b，根据已知的零点偏移b或者总传输系数k解出总传输系数k或者零点偏移b ；然后将连接至测量电阻的联动开关闭合，读出对应的电压测量电路的输出结果V，根据以上步骤得到的传输方程和输出结果V，处理器得到测量电阻值；(c)、当电压测量电路的线性度误差超出测量精度的要求时，采用多个标准电阻Rl Rn ；处理器控制联动开关，依次将连接至测量电阻和所有标准电阻的联动开关闭合，处理器读出它们对应的电压测量电路的输出结果V，根据它们的V判断出离测量电阻最近的比测量电阻大的标准电阻和离测量电阻最近的比测量电阻小的标准电阻，根据这两个标准电阻的阻值和它们对应的电压测量电路的输出结果V，代入线性传输方程V = kRx + b ；解出总传输系数k和零点偏移b，然后根据测量电阻对应的电压测量电路的输出结果V计算出测量电阻值。本专利技术所述的方法a中，标准电阻Rl和标准电阻R2的阻值设为待测量电阻的上、 下限或接近上、下限的电阻值；所述的方法b中，如果电压测量电路和电流源的总传输系数k已知，则标准电阻R的阻值设置为测量电阻的下限或接近下限的电阻值；如果电压测量电路的零点偏移b已知，则标准电阻R的阻值设置为测量电阻的上限或接近上限的电阻值； 当下限为零电阻时，直接用短路线作为标准零电阻。本专利技术的标准电阻根据系统测量精度的要求选用对应的精密电阻；如系统测量精度要求0到70度范围内精度优于0. 5%时，可选用精度优于0. 2%、温漂优于20ppm的精密电阻，如RXll精密线绕电阻。本专利技术的有益效果在本专利技术中，只要电压测量电路的线性度误差足够小(实际使用中，就算是低成本的电压测量电路所使用的器件，如电阻、运算放大器以及A/D转换器等，它们的线性度误差都是可以忽略不计的)和电流源在测量标准电阻和测量电阻两端电压时的输出变化足够小(电路参数随着温度和时间的变化要比电路本身切换测量的速度慢很多，所以在测量标准电阻和测量电阻两端电压时的电流源的输出变化完全可以忽略不计)，测量电阻的误差就只与标准电阻相关，这就从理论上消除了电流源和电压测量电路(如差分处理电路、A/D转换器等)所带来的误差，从而达到了只需要使用低成本的电流源和电压测量电路就能实现高精度测量电阻的目的；而本专利技术中所需要的标准电阻，在常规电阻测量电路的精密电流源中都是必须使用的，本专利技术无须再为该电阻增加成本。附图说明图1是本专利技术两种连接方式中的方式(a)的结构示意图。图2是本专利技术两种连接方式中的方式(b)的结构示意图。图3是使用多个标准电阻的传输曲线图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。一种低成本高精度的电阻测量系统，它包括电流源、多路联动开关、电压测量电路、处理器和显示模块，其连接有以下两种方式(a)如图1所示，测量电阻R和至少一个标准电阻串联后接入电流源，测量电阻R和各标准电阻的两端分别连接各联动开关的输入端，所有联动开关的输出端并联接电压测量电路的正、负输入端，电压测量电路的信号输出端与处理器相连，处理器的控制信号输出端与联动开关切换电路相连，处理器与显示模块相连，显示模块作为电阻测量系统的信号输出， 显示测量结果；(b)如图2所示，测量电阻R和至少一个标准电阻的一端并接后接电压测量电路的负输入端，每路联动开关的输入端本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种低成本高精度的电阻测量系统，其特征是它包括电流源、多路联动开关、电压测量电路、处理器和显示模块；测量电阻和至少一个标准电阻Ｒ串联后接电流源，测量电阻和各标准电阻的两端分别连接各联动开关的输入端，所有联动开关的输出端并联接电压测量电路的正、负输入端，电压测量电路的信号输出端与处理器相连，处理器的控制信号输出端与联动开关切换电路相连，处理器与显示模块相连，显示模块作为电阻测量系统的信号输出，显示测量结果。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟小梅，
申请(专利权)人：钟小梅，
类型：发明
国别省市：32
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