无触点式电阻测量的制作方法

本发明一般涉及测量电参数，并且更具体地涉及无触点式(contactless)电阻测量。

背景技术：

在许多情况下，从远程测量位置跨越距离电阻的材料(或空气)的间隙的无触点式电阻测量是期望的。一个示例是测量掩埋在完全密封设备(例如，锂离子电池组)中的热敏电阻器的电阻。该电阻的无触点式测量(在此也被称为非接触式(non-contact)测量)可以提供针对操作资格和远程系统的保护的信息(与温度相关)。许多其他应用采用热敏电阻器，这些应用通过触点实际上是不可访问的，诸如汽车应用中的流体温度测量和旋转机械诸如电动机绕组。

另一个示例是针对配置控制的电阻测量。如果掩埋在产品内的电阻器通过外部无触点式系统被测量，那么该测量结果可以提供产品配置的指示。例如，如果嵌入在高容量产品中的电阻器具有指示独特信息(诸如批号、认证、到期日期或其他参数信息(如电池单元的数量、容器尺寸、批次校准信息))的电阻，那么该电阻的测量识别所述(多个)参数。

在其他情况下，接触式电阻测量是可能的，但是是有问题的。一个示例是测量医疗流体的电阻。例如，血液/试剂混合物(例如，血液/葡萄糖混合物)的电阻可以与关于血液的有用信息(如血液/葡萄糖水平)有关。通过将混合物沉积在测试条上，然后该测试条通过连接器被插入仪表中来常规地执行电阻测量。仪表使用电流源和电压测量来确定血液/试剂混合物的电阻。然而，在足够的测试周期后，连接器易于污染和最终失效。需要有效的材料和工艺成本来使在测试条与仪表连接器接口之间的连接器接口足够稳健以改善污染/失效问题。血液/试剂混合物电阻的成本有效的无触点式测量可以有利地消除对连接器接口的需要。

技术实现要素：

在描述的示例中，在未与电阻物理接触/连接的情况下，测量该电阻。待测量的电阻元件被物理地连接为无源电路的一部分。在未物理接触电阻元件的情况下，电磁场(E)被用于在无源电路中产生激励。基于电磁场上的激励的作用，确定电阻元件的电阻。

附图说明

图1示出根据示例实施例的非接触式电阻测量的电路。

图2示出根据示例实施例的支持非接触式电阻测量的布置。

图3示出根据示例实施例的支持测试数据采集的布置。

图4示出根据示例实施例的测试数据采集操作。

图5以图形形式示出根据示例实施例的由测试数据采集操作产生的数据库。

图6示出根据示例实施例的获得校准关系的操作。

图7示出根据示例实施例的非接触式电阻测量操作。

具体实施方式

针对简单且成本有效的无触点式电阻测量，示例实施例利用LDC1000电感数字转换器的能力。该常规的测量设备购自德克萨斯仪器股份有限公司，并且其相应的数据表通过引用并入本文。LDC1000被设计成测量涡流损耗以支持位置测量和接近度(proximity)测量。示例实施例识别LDC1000可以被用于获得如以下详细描述的远程电阻的精确的无触点式测量。

参照图1，并且如在LDC1000数据表中描述的，LDC1000对与金属目标(图1中未示出)中的涡流损耗相关联的“虚拟电阻”(Rs(d))进行测量，该金属目标位于远离LDC1000的距离处。LDC1000控制电压源Vs的操作，从而产生作为电感器15和电容器16的函数的电磁场E。该场E在上述金属目标中生成涡流，并且LDC1000测量由于由涡流引起的场E的变化导致的注入回到电感器/电容器布置15/16的能量。

示例实施例使用与远程电阻元件11并联的电感器17和(可选地)调谐电容器18以形成无源电路19，该远程电阻元件将被非接触地测量。例如，整个无源电路19将被嵌入在高容量产品中，而不仅仅是电阻元件11。在一些实施例中，电感器17与电感器15有相同的结构(即，与电感器15相同)，并且电容器18与电容器16相同。LDC1000可以用如在LDC1000的数据表中描述的相同的方式被使用，除了用如图1所示的无源电路19替代上述金属目标。在LDC1000的常规的使用中，“接近度(PROXIMITY)”读数由LDC1000的图形用户界面(GUI)配套软件产生，并且该读数对应于上述的金属目标中的涡流损耗。根据示例实施例，由GUI软件产生的PROXIMITY读数与电阻元件11的电阻有关。

图2示出根据示例实施例的支持无触点式远程电阻测量的布置。图2的布置维持LDC1000与无源电路19(在一些实施例中被嵌入在封闭的材料中)之间的预定位置关系。如图所示，一些实施例使用可变间隔件(spacer)20(例如，聚碳酸酯材料)，该间隔件20维持LDC1000和无源电路19被选择的间隔件距离(也可参见图1中的d)分开，其中电感器15和17的绕组轴线被维持成基本上彼此同轴对准，大体上如轴线21所示。许多合适的技术和结构在用于影响和维持上述预定位置关系是常规可用的。LDC1000通过合适的连接器22和电缆23组件被连接到合适的计算机24。在一些实施例中，计算机24是台式机或膝上型个人电脑，并且电缆/连接器组件22/23是USB组件。

LDC1000能够将其PROXIMITY读数提供到计算机24上的其配套GUI软件。可变间隔件20允许针对LDC1000的电感器15与无源电路19的电感器17之间的多个已知的间隔距离(参见图1中的d)采集PROXIMITY读数。针对给定的距离和未知电阻11，PROXIMITY读数可以相对于对应的测试数据(如针对多个不同的已知电阻在相同的距离处获取的PROXIMITY读数)被评估。通过此评估，电阻元件11的电阻可以被确定(或被插值(interpolated)或被推测)。

在一些实施例中，通过提供具有与可变电阻并联连接的电感器17(和可选地电容器18)的无源电路来收集上述测试数据。通过被选择的距离分开的LDC1000和无源电路，PROXIMITY读数针对多个不同的已知电阻被获取。然后，该过程可以针对多个不同的间隔距离中的每一个而重复。

图3示出根据示例实施例的支持测试数据采集的布置。在一些实施例中，图3的布置与图2的布置相同，除了可变电阻器35(例如，一些实施例中的电位计)替代无源电路19中的未知电阻11(参见图1和图2)。可变电阻器35被布置成与电感器17(和在一些实施例中的电容器18)并联以构造“测试”无源电路以便采集测试数据。该“测试”无源电路通常由图3中的19’指定。可变电阻器35可以提供多个已知电阻值以在测试数据采集中使用。如图3所示，可变电阻器35通过合适地可拆换跳线39可拆卸地连接到无源电路19’，并且还通过相似的可拆换跳线可拆卸地连接到欧姆表38。这允许可变电阻器35从“测试”无源电路19’移除，然后连接到欧姆表38，然后使用欧姆表38设置成期望的电阻，然后从欧姆表38断开，并且然后重新连接到无源电路19’以便测试测量。

为了校准的目的，一些实施例提供“校准”无源电路，所述“校准”无源电路与实际产品中的无源电路19被构造得相同，无源电路19的电阻将被测量(例如，如图1所配置的并且被嵌入在高容量产品中)，但是所述“校准”无源电路包含上述“已知”电阻值(例如，10K欧姆+/-1％)中的一个以替代图1中的未知电阻11。该“校准”无源电路被设置成与无源电路19(参见图1和图2)几乎位于相同位置，所述无源电路19被设置在实际产品中并且其电阻11未知。校准电路的已知电阻(其也在上述测试数据采集期间被测量)的测量提供确定在测试数据采集期间被施加在已知电阻的测量和未知电阻的测量之间的校准关系的机会。以这种方式，可以达到减少因素的影响，所述因素诸如耦合的可变性、附近的金属物体，以及(更一般地)在测试数据采集期间实际操作条件和在未知电阻测量期间实际操作条件之间的差异。

图4示出根据示例实施例的上述测试数据采集操作。在41处设置间隔件距离，并且在42处设置电阻(可变电阻器)，PROXIMITY读数在43处被获取，并且然后在44处与间隔件距离和电阻一起被记录。如45处所示，42-44的操作针对多个不同的(已知)电阻被重复。如46处所示，41-45的操作针对多个间隔件距离被重复。

测试数据采集完成后，已经在44处记录的信息针对多个间隔件距离中的每一个提供多个电阻及其分别对应的PROXIMITY读数。该信息可以被用来构造合适的数据库(DB)，电阻值可以针对PROXIMITY读数和间隔件距离的给定组合从该数据库获得。这样的数据库的一个示例以图形形式在图5的50处示出，其中PROXIMITY与电阻的曲线51中的每条曲线对应于标注间隔件距离的相应的一个。最左边的曲线对应于最大的标注间隔件距离(图5示例中的146密耳)，并且间隔件距离从左至右减小，其中最右边的曲线对应于最小的标注间隔件距离(图5示例中的38密耳)。针对在给定的间隔件距离处所获取的给定的PROXIMITY读数，曲线51提供的信息可以被用于确定电阻元件11的未知电阻。

图6示出根据示例实施例的用于获得校准关系的上述操作。在61处，已知电阻在“校准”无源电路内被设置，该“校准”无源电路以其他方式被构造(例如，嵌入产品中)得与包含未知电阻11(也可参见图1和图2)的无源电路19相同。在62处设置间隔件距离。在近似(几乎是实际的)获取未知电阻的PROXIMITY读数的操作条件的操作条件下，在63处获取PROXIMITY读数。在64处该PROXIMITY读数与间隔件距离一起被使用以从由图4的操作所产生的数据库获得对应的电阻。在65处，已知电阻(如在61处所设置的)和在64处获得的数据库电阻被使用(例如，被比较)以为在如62处设置的当前间隔件距离处测量的电阻建立校准关系。如66处所示，62-65的操作可以被重复以获得针对多个间隔件距离的校准关系。

图7示出根据示例实施例的用于非接触式电阻测量的上述操作。在71处设置间隔件距离后，在72处获取PROXIMITY读数。在73处，该PROXIMITY读数和间隔件距离被用于从由图4的操作产生的数据库中获得电阻。在一些实施例中，然后，使用由图6的操作产生的校准关系，在74处校准获得的电阻以产生校准电阻。一些实施例省略了校准，如虚线所示。如75处所示，一些实施例针对多个间隔件距离重复71-74的操作。在76处，进行期望的电阻确定。在各种实施例中，76处的确定为以下中之一：使用在单个间隔件距离处获取的单个PROXIMITY读数所获得的仅单个数据库电阻值；通过校准使用在单个间隔件距离处获取的单个PROXIMITY读数获得的单个数据库电阻值所确定的单个校准电阻值；使用在多个间隔件距离处分别获取的多个PROXIMITY读数分别获得的多个数据库电阻值的结合(combine)(例如，求平均)的结果；以及通过校准多个数据库电阻值分别确定的多个校准电阻值的结合(例如，求平均)的结果，该多个数据库电阻值通过使用在多个间隔件距离处分别获取的多个PROXIMITY读数分别被获得。

在测量热敏电阻器电阻的一些实施例中，针对使用的每个间隔件距离，在多个不同的温度下获取相对于图4-7的上述每个PROXIMITY读数，从而提供指示PROXIMITY读数、热敏电阻器电阻和温度之间的关系的附加信息。

LDC1000进一步能够将电感测量读数与其上述PROXIMITY读数一起提供到计算机24(参见图2)上的GUI软件。一些实施例使用电感测量来帮助将上述电阻确定标准化(normalize)为间隔件距离的函数。

如从前述明显可见的，示例实施例提供简单的、综合的、低成本的非接触式电阻测量。示例实施例可以在恶劣的环境中被实施。其他优点包括简单的操作、低成本测量设备(例如，LDC1000)、消除各种产品中存在的连接器以及不需要增加连接器的新的用例的实现。

在描述的实施例中修改是可能的，并且在权利要求书的范围内，其他实施例是可能的。