[发明专利]一种增强型自动平衡桥及其实现阻抗测量的方法

权利要求书

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-解调电路和四端对接口；

所述激励源，被配置为用于为被测件提供激励源信号；

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；

所述过零检测电路包括I/V转换电路、信号放大电路、交流耦合电路、第一D/A转换电路、信号放大及滤波电路和平衡状态检测电路，所述I/V转换电路、信号放大电路、交流耦合电路、第一D/A转换电路、信号放大及滤波电路和平衡状态检测电路通过线路依次连接；

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、第一积分电路、第四D/A转换电路和第三乘法器，所述第一乘法器的一端、第一积分电路、第四D/A转换电路和第三乘法器的一端通过线路依次连接；

所述90°方向电路包括第二乘法器、第二积分电路、第七D/A转换电路和第四乘法器，所述第二乘法器的一端、第二积分电路、第七D/A转换电路和第四乘法器的一端通过线路依次连接；

所述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信号放大及滤波电路和平衡状态检测电路组成的公共端；所述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0°方向电路还包括第五D/A转换电路，所述90°方向电路还包括第六D/A转换电路；

所述第五D/A转换电路的一端与第二积分电路和第七D/A转换电路组成的公共端相连，另一端与第四D/A转换电路和第三乘法器组成的公共端相连；

所述第六D/A转换电路的一端与第一积分电路和第四D/A转换电路组成的公共端相连，另一端与第七D/A转换电路和第四乘法器组成的公共端相连。

2.根据权利要求1所述的增强型自动平衡桥，其特征在于：所述0°方向电路还包括第二D/A转换电路，所述第二D/A转换电路连接至第一积分器的输入端；所述90°方向电路还包括第三D/A转换电路，所述第三D/A转换电路连接至第二积分器的输入端。

3.根据权利要求1所述的增强型自动平衡桥，其特征在于：所述调制-解调电路还包括第二DDS和反相电路；

所述第二DDS输出第一路参考信号和第二路参考信号分别至第一乘法器和第二乘法器，第一路参考信号和第二路参考信号幅度相等、频率相等、相位相差90°；

所述第二DDS输出的第一路参考信号和第二路参考信号，经反相电路输出第三路参考信号和第四路参考信号分别至第三乘法器和第四乘法器，第三路参考信号和第四路参考信号幅度相等、频率相等、相位相差90°。

4.一种阻抗测量方法，其特征在于：测量前首先进行过零检测电路和调制-解调电路的校准，采用如权利要求1所述的一种增强型自动平衡桥，校准方法按如下步骤进行：

步骤1：对过零检测电路和调制-解调电路进行初始化；

步骤2：对过零检测电路的直流信号进行调零校准；

步骤3：对调制-解调电路进行增益校准；

步骤4：对调制-解调电路进行相位校准；

步骤5：对调制-解调电路进行偏移校准；

步骤6：判断自动平衡桥是否达到平衡状态，若没有达到平衡状态，则重新执行步骤2～5，若达到平衡状态，则开始电压信号测量；

在自动平衡桥达到平衡状态后，进行阻抗测量，测量方法包括如下步骤：

步骤1：通过第一电压表和第二电压表对电压信号进行电压测量；

步骤2：根据公式计算出被测件的阻抗值Zx；式中，Rr为标准电阻，Vx和Vr分别为第一电压表和第二电压表测量的电压信号值。