[发明专利]一种增强型自动平衡桥及其实现开环补偿的方法

摘要

本发明公开了一种增强型自动平衡桥及其实现开环补偿的方法，属于阻抗测量领域，包括激励源、被测件、电压表、量程电阻、过零检测电路、调制‑解调电路、四端对接口和测量电缆，本发明采用由过零检测电路、调制‑解调电路等组成的负反馈环路，使得自动平衡桥能够快速、准确地达到平衡状态，具有测量速度快、测量精度高等特点；通过断开负反馈环路，对开环状态的幅度损耗和相位偏移分别进行计算和补偿，使自动平衡桥快速达到平衡状态，提高测量速度；在测量频率、测量夹具、测量电缆等测量条件改变时，通过执行负反馈环路的开环补偿，仍可使自动平衡桥快速达到平衡状态；增加平衡状态检测电路，为自动平衡桥快速达到平衡状态提供有力保证。

主权项

1.一种增强型自动平衡桥，其特征在于：包括激励源、被测件、电压表、量程电阻、过零检测电路、调制‑解调电路、四端对接口和测量电缆；所述激励源，被配置为用于为被测件提供激励源信号，包括交流信号和直流信号，交流信号由第一DDS产生；所述电压表包括第一电压表、第二电压表；所述第一电压表，被配置为用于对被测件进行电压测量；所述第二电压表，被配置为用于对量程电阻进行电压测量；所述量程电阻，被配置为用于根据被测件的阻抗范围，选择合适的电阻挡位；所述四端对接口分别为激励源端、被测件测量端、量程电阻端、误差电流端；所述激励源、第一电压表、量程电阻、过零检测电路分别对应于四端对接口的激励源端、被测件测量端、量程电阻端、误差电流端；所述测量电缆包括第一测量电缆、第二测量电缆、第三测量电缆和第四测量电缆；所述过零检测电路，被配置为用于将误差电流端的误差电流进行过零检测并进行信号处理；所述调制‑解调电路，被配置为用于对过零检测电路输出的信号进行调制和解调；所述第三测量电缆、过零检测电路、调制‑解调电路、量程电阻和第四测量电缆形成一个负反馈环路；当自动平衡桥没有达到平衡状态时，误差电流经过第三测量电缆、过零检测电路、调制‑解调电路、量程电阻、第四测量电缆、第三测量电缆，依次循环，形成负反馈环路，对负反馈环路的开环损耗进行补偿，闭合负反馈环路，自动平衡桥可达到平衡状态；所述调制‑解调电路包括0°方向电路和90°方向电路；所述0°方向电路包括第一乘法器、第一积分器、第一可变增益放大器、第一开关、第一直流电压源和第三乘法器，所述第一乘法器的一端、第一积分器、第一可变增益放大器的一端通过线路依次连接；第一可变增益放大器的另一端和第三乘法器的一端通过第一开关连接；所述第一开关设置有两个触点，其中一个触点和第一可变增益放大器的另一端连接，另一个触点和第一直流电压源的一端连接，所述第一直流电压源的另一端接地；所述90°方向电路包括第二乘法器、第二积分器、第二可变增益放大器、第二开关、第二直流电压源和第四乘法器，所述第二乘法器的一端、第二积分器、第二可变增益放大器的一端通过线路依次连接；第二可变增益放大器的另一端和第四乘法器的一端通过第二开关连接；所述第二开关设置有两个触点，其中一个触点和第二可变增益放大器的另一端连接，另一个触点和第二直流电压源的一端连接，所述第二直流电压源的另一端接地；第一乘法器的另一端和第二乘法器的另一端组成的公共端连接至过零检测电路的输出端；第三乘法器的另一端和第四乘法器的另一端组成的公共端连接至量程电阻和第二电压表组成的公共端；所述调制‑解调电路还包括第三开关、第四开关、第三电压表；所述第三开关和第四开关的一端组成公共端连接至第三电压表的一端，第三电压表的另一端接地，所述第三开关的另一端连接至第三乘法器和第四乘法器组成的公共端，第四开关的另一端连接至第一乘法器和第二乘法器组成的公共端。