专利名称：伪交流信号测试方法
技术领域：
本发明涉及一种电阻测量方法，特别是一种伪交流信号测试方法。
背景技术：
许多场合和仪器设备需要进行电阻的测量。很多测控系统的测量精度不能满足要求，特别是长距离的测量精度。比如湿度的测量通常需要交流信号源，湿度传感器又是高阻元件。当测量线增长后，因分布参数的影响，干扰增大，甚至无法测量。所以一般电阻测量都采用分布式测量方法，把模拟量变换为数字量再传输，而变换电路需要电源，但有的场合不允许外加电源，无法采用分布式测量方法。
当前对电阻的自动测量，通常选用一标准电阻(Rs)与被测电阻(Rx)串联，将标准电压(Us)加在该串联电路上，通过A/D变换器测量被测电阻(Rx)的压降(Vx)，可以得到Us/(Rs+Rx)＝Vx/Rx由此可以得出Rx＝Rs·Vx/(Us-Vx)该测量方法有3个缺点(1)测量精度与标准电压的精度有直接关系，这就要求系统提供标准信号源；(2)当测量线较长时，测量线本身的电阻，影响测量的精度；(3)当测量线较长时，如果标准信号源为交流信号，由于长线的分布参数的影响，会进一步降低测量的精度。
发明内容
本发明解决长距离测量难度大、精度低的技术问题，建立一种新的电阻测试方法，使测量精度不受信号源精度、长线阻耗、分布参数的影响，长距离测量电阻准确度高。
本发明提供了一种伪交流信号测试方法，可以达到上述目的。
本发明的方法是通过下述过程实现的将标准电阻通过长线与远端的被测电阻串联；周期性交换直流信号的正极和负极，所产生可变频率的方波交流信号(即伪交流信号)作为激励信号，将所述激励信号加在串联电路的两端，然后进行测量。在正周期中，起始端可为+5V，终端接地；在负周期中，终端可为+5V，起始端接地。
本发明在正负周期交替测量标准电阻和被测电阻的输出电压，使测量精度与信号源精度无关；根据长线本身的电阻和长线形成的电容，调整伪交流信号的频率，可使长线阻耗和分布参数对被测对象的影响相互抵消；采用方波可以简便地实现测量，并能提高测量精度。
图1是伪交流信号测试原理示意图。
图1中Rx是被测电阻；Rs是标准电阻；S是伪交流信号；A是串联线路起始端、B是终端；C为测试点。
具体实施例方式现结合附图对本发明进一步说明图中对远端的被测电阻Rx进行测量，将标准电阻Rs通过长线与之串联。将直流信号(如+5V)的正极和负极周期性交替加在串联电路A、B端。直流信号作为模拟开关的输入端，由微处理器控制模拟开关，即可实现直流信号的正负极交替。
设在正周期中压降为V正，则有V正/Rx＝5/(Rs+Rx)设在负周期中压降为V负，则有V负/Rs＝5/(Rs+Rx)经过若干周期的测量，分别得到正负周期压降的平均值(U正、U负)，它们的比值即是标准电阻与被测电阻的比值。
U正/U负＝Rx/Rs由此得到与被测电阻的阻值，可以看出，测量精度与信号源精度无关。
长线阻值对测量的影响，相当于在Rx端串联一个电阻；分布参数对伪交流信号的影响，相当于在Rx上并联一个电阻，该电阻阻值为Rc＝1/(ω·C)，其中ω为伪交流信号的角速度、C为长线形成的电容。根据测试点距离的不同，选择伪交流信号合适的频率，使长线电阻与分布参数对被测电阻输出电压的影响相互抵消，从而提高了测量精度。
随着被测电阻阻值的变化，再调整伪交流信号的频率，进一步提高测量精度。
本发明建立的伪交流信号测试方法，可进行远距离、高精度的电阻测量，使测量精度与信号源精度无关，且不受长线阻耗、分布参数的影响。
本发明的方法适用于电阻型传感器的测量，如温度测量、湿度测量及有害气体检测等。应用测量实例实施例1温度测量图1中被测对象为温度传感器，通过长线与标准电阻串联，在A、B两端加伪交流信号，在正负周期交替测量标准电阻和温度传感器上的输出电压，根据伪交流信号测试方法，可以得到温度传感器的阻值，也就得到了与之对应的温度。其测量精度与信号源精度无关，同时也克服了长线阻耗和分布参数的影响。
实施例2湿度测量湿度传感器通常需要交流信号源。图1中被测对象为湿度传感器，将湿度传感器Rx通过长线与标准电阻串联，在A、B两端加伪交流信号，在正负周期交替测量标准电阻和湿度传感器上的输出电压，根据伪交流信号测试方法，可以得到湿度传感器的阻值，也就得到了与之对应的湿度。其测量精度与信号源精度无关，同时也克服了长线阻耗和分布参数的影响。采用本发明的测量方法进行湿度远距离测量，测量精度可由传统的3％提高到1％。由于同时也克服了长线阻耗和分布参数的影响，本发明方法可适应恶劣工作环境，测试方法中采用的关键部件可连续工作5000小时以上。另外由于解决了长线分布参数干扰的影响，测量线缆不必用屏蔽线而用普通塑胶线，降低了安装费用。长期使用不需要进行调整，仍能保持原有精度。
实施例3温湿度自动综合测量由温湿度传感器、测试仪、微机、数据读写器等可组成温湿度综合测量系统。每台测试仪采用本发明方法制成，可测量多路温湿度、输出多路控制信号、长期保存历史数据。测试仪既可单独工作，又可受微机控制组成监测系统，1台微机可控制多台测试仪，接收测试仪的测试数据、设置测试仪的状态和参数、读取历史数据，实现了地点温湿度的监控，并对测试数据进行自动处理。数据读写器用来读取测试仪中的历史数据，再到异地将数据输入至计算机中。
采用计算机对测试仪进行监控，可同时接收测试仪传送来的测试数据，并能根据报警上下限的设置，进行声音和画面的报警。每台测试仪通过若干只温湿度传感器测量各测点的温湿度。
该系统适合于地下坑道、仓库、车间、实验室和密封空间等场所温湿度的测量和控制。在不影响仪器设备贮存的条件下，可完成对仪器设备贮存地点温湿度的自动监控。特别是温湿度的测量距离超过了通常技术指标，经测试软件进行温度电阻补偿，测量距离可达近2000米。
权利要求
1.一种伪交流信号测试方法，其特征是将标准电阻通过长线与远端的被测电阻串联构成串联电路；周期性交换直流信号的正极和负极，所产生可变频率的方波交流信号作为激励信号，将所述激励信号加在所述串联电路的两端，然后进行测量。
全文摘要
本发明涉及一种用于电阻自动测量的伪交流信号测试方法。将标准电阻通过长线与远端的被测电阻串联，构成串联电路；周期性交换直流信号的正极和负极，产生可变频率的方波交流信号(即伪交流信号)，作为激励信号，加在所述串联电路的两端，然后进行测量。本发明建立的伪交流信号测试方法，可进行远距离、高精度的电阻测量，使测量精度不受信号源精度、长线阻耗、分布参数的影响。本发明的方法适用于电阻型传感器的测量，如温度测量、湿度测量及有害气体检测等。
文档编号G01R27/00GK1499207SQ0214677
公开日2004年5月26日 申请日期2002年11月8日 优先权日2002年11月8日
发明者吴金楼, 江志勇, 邓定辉, 王清华, 刘辉, 王安民, 王启沛, 王守明 申请人:中国人民解放军第二炮兵第一研究所