[发明专利]一种提高交流微小电阻测量回路线性度的驱动系统

说明书

本发明提供一种提高交流微小电阻测量回路线性度的驱动系统，根据ADC模块采样的电压值反馈调节待测电阻Rx、标准电阻Rs对应磁感应线圈的放大比例系数，将线圈调节至最佳放大比例区间，使得第一放大电压和第二放大电压之间的差值小于设定阈值，能够提高微小交流信号在全量程范围内的测量线性度；同时，本发明还根据正弦波交流恒流源特性，设计2级比例可调磁感应线圈，并将待测电阻Rx以及标准电阻Rs的放大电压差值通过第2级线圈，也即第三线圈进行差值放大，能够提高微小交流信号在全量程范围内放大系数的稳定性，尤其适用于电阻的高精密测量以及阻值型仪表检测校准，提高标准铂电阻测量精度，满足交流微小电阻测量仪器的测量需求。

技术领域

本发明属于精密测试领域，尤其涉及一种提高交流微小电阻测量回路线性度的驱动系统。

背景技术

电阻作为电学计量的一个基本物理量，涉及国民经济、科学研究、国防建设以及工业生产的各个方面，在科研生产和日常生活中具有非常重要的作用，快速准确地获得电阻阻值具有重要的意义。随着科学技术的进步，许多新学科技术的应用也都离不开电阻的精密测量，例如在材料学方面，许多金属的电学特性会随着温度的变化而随之变化，而其中多数电学特性的变化往往和电阻值的变化有着密切的关系，所以对微小电阻的精密测量能够为该类材料特性的研究提供强大的理论支持；在温度测量领域，目前用于精密测温的传感器普遍采用标准铂电阻等温度计，其往往是通过对铂电阻等传感器阻值的精密测量进行温度采集，例如美国FLUKE15XX系列、加拿大高联6622系列、加拿大MI6010系列以及英国ASLF500等市场中使用的高端精密测温仪都是采用电阻的高精度测量原理实现的；在航空航天国防军工领域，导弹飞行器在日常检修过程中，需要对设备电路中的火工品、继电器、开关等器件的电阻进行测量，以便掌握设备的量变情况，例如火工品的性能和可靠性对飞行器能否正常工作起到至关重要的作用，火工品测试是飞行器自检和例行试验中的一项重要环节，需要在其不加电的情况下，定期精确测量火工品阻值的变化曲线,以此判断火工品性能是否完好。

近年来，随着我国综合国力的增强，基础科学、工业生产、国防军工等领域使用的精密仪器数量也随之增多，在高精密的电阻测量领域也取得了丰硕的成果，但面对新的科学研究的要求，电阻测量依然是一个特别具有挑战的课题。尤其是当被测电阻阻值较小时，测量回路中的接触电阻和导线电阻会对测量回路引入较大干扰误差，对微小电阻的精确测量造成严重的影响；同时，当被测电阻的阻值过于微小时，回路中检测到的信号将十分微弱，容易淹没在电路噪声中，对测量精度也会造成极大的影响；此外，如果在测试回路中使用大电流驱动微小电阻，容易造成电阻的损伤，而且随着测量时间的增大，由于回路电流过大，被测电阻会出现一定的温度变化，在一定的程度上会造成测量精度的损失。因此，研制一种小电流驱动条件下的高精度微小电阻测量电路已势在必行，有必要提出研制高精度微小电阻测试仪的设想，通过该标准设备的研制，实现产品化，以满足我国各个科研生产领域项目建设及研保条件的关键计量需求。

为了降低温度对交流微小电阻测量回路测量精度的影响，测量回路的驱动电流通常不大于1mA，同时，由于被测电阻的阻值较小，测试回路在0～120Ω量程中，其测量精度要求为±0.0002Ω，通用的电阻测量方法无法满足技术指标要求。亟需研究一种提高交流微小电阻测量回路线性度的驱动电路以满足高精密微小电阻的测量需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种提高交流微小电阻测量回路线性度的驱动系统，根据ADC模块的采样数据，调节待测电阻Rx、标准电阻Rs对应磁感应线圈的放大比例系数，提高微小交流信号在全量程范围内放大系数的线性度。

一种提高交流微小电阻测量回路线性度的驱动系统，包括正弦波交流恒流源、第一线圈X、第二线圈S、第三线圈、开关阵列Ⅰ、开关阵列Ⅱ、运算放大器、ADC模块以及标准电阻Rs；其中，正弦波交流恒流源串联待测电阻Rx和标准电阻Rs后接地，同时，标准电阻Rs通过开关阵列Ⅱ连接于第二线圈S的原边线圈，待测电阻Rx通过开关阵列Ⅰ连接于第一线圈X的原边线圈；