使用阻抗模拟进行校准的系统和方法与流程

本申请涉及校准阻抗测量装置，尤其是通过模拟所呈现的阻抗来校准阻抗测量装置。相关技术描述在制造之后，测量装置会经历校准过程以验证性能是否符合规格。用于校准阻抗测量装置的现有技术依赖于固定变压器布置进行校准。然而，固定变压器布置的使用不允许在广泛的所呈现阻抗范围内测试测量性能的灵活性。通过变压器方法难以在阻抗之间粒度地步进并获得高分辨率的模拟阻抗。

背景技术：

技术实现思路

1、本文提供的是在系统中使用锁相电流发生器(也称为锁相多功能校准器)以使得能够模拟和呈现用于校准阻抗测量装置的阻抗。阻抗测量装置输出第一ac信号，如果使用外部采样电阻，则该第一ac信号为ac电流信号；如果使用内部采样电阻，该第一ac信号为ac电压信号。锁相电流发生器响应于第一ac信号生成第二ac信号。第二ac信号相对于第一ac信号是锁相的并且具有相同的频率。第二ac信号的幅值设置用于由阻抗测量装置进行测量的所呈现的阻抗。

2、由锁相电流发生器和可以是参考电阻模型的阻抗装置生成的第二ac信号以理想的或非常接近的方式对呈现给阻抗测量装置的阻抗进行建模。第二ac信号被锁相到第一ac信号。

3、锁相电流发生器通过允许精细地调整第二ac信号的幅值来提供高度准确的可设置能力和所呈现的阻抗的粒度。锁相电流发生器允许以精细的增量或步长(诸如1毫微安(na))调整第二ac信号的幅值。这继而转换成所呈现的阻抗的精细调整。

4、所呈现的阻抗的高度准确的可设置性和粒度提供了对宽范围的阻抗值进行建模的灵活性。通过设置第二ac信号的幅值，可针对不同的所呈现的阻抗值校准阻抗测量装置。

5、可使用多个调整因子校准阻抗测量装置。调整因子可用于将测量的阻抗缩放或调整到读出阻抗。可针对相应的所呈现的阻抗确定调整因子(例如，在阻抗测量装置的测量范围的两端处)。可通过在针对相应的所呈现的阻抗确定的调整因子之间进行外推来确定进一步的调整因子。

6、多个调整因子的使用考虑了由阻抗测量装置对所测量的阻抗执行的调整的变化。此外，多个调整因子的使用使调整适应特定的测量阻抗或阻抗范围。

7、由锁相电流发生器提供的第二ac信号可通过参考电阻，并且参考电阻可包括在阻抗测量装置中而不是作为阻抗测量装置外的电阻箱的一部分。

8、包括参考电阻导致校准期间使用的电缆长度减小，因为该包括导致放弃连接外部电阻的附加电线。因此，减少了电线和电缆引入的噪声、干扰和工作频率伪影。

9、可选择或设置阻抗测量装置的采样电阻，使得阻抗测量装置的数模转换器(dac)的输出在采样电阻两端产生指定范围的电压降。该指定范围可在锁相电流发生器的锁相函数的范围内。

10、相应地选择采样电阻导致确保阻抗测量装置和锁相电流发生器之间的适当可操作性。

技术特征：

1.一种阻抗测量装置，所述阻抗测量装置包括：

2.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其中：

3.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其中，所述输入端子被配置成接收由所述锁相电流发生器生成的第三ac信号，并且所述第三ac信号的幅值与所述第二ac信号的所述幅值的不同之处在于由所述锁相电流发生器提供的最精细的步进设置。

4.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其中，所述控制器被配置成基于调整因子调整所测量的阻抗值，以产生相应的读出阻抗测量结果，所述调整因子基于所测量的阻抗值和所呈现的阻抗的所述已知阻抗值来确定。

5.根据权利要求4所述的阻抗测量装置，其中：

6.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，包括：

7.根据权利要求6所述的阻抗测量装置，其中，所述第二ac信号可操作用以使所述参考电阻两端的所述电压信号介于10毫微伏(nv)与一毫伏(mv)之间。

8.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其中，调整因子被确定为所测量的阻抗值与所呈现的阻抗的所述已知阻抗值之间的比率。

9.一种用于校准阻抗测量装置的方法，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：

11.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：

12.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述调整因子作为所呈现的阻抗的函数线性地变化，并且所述方法进一步包括：

14.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：

15.根据权利要求14所述的方法，所述方法进一步包括：

16.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：

17.一种系统，所述系统包括：

18.根据权利要求17所述的系统，其中：

19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述锁相电流发生器的所述控制器被配置成：

20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述阻抗测量装置的所述控制器将基于调整因子调整所测量的阻抗值，以产生相应的读出阻抗测量结果，所述调整因子基于所测量的阻抗值和所呈现的阻抗的所述已知阻抗值来确定。

技术总结
提供了一种用于校准阻抗测量装置(100a，100b,100c)的方法和设备。阻抗测量装置向锁相电流发生器(124)输出(502)第一AC信号。锁相电流发生器生成(504)第二AC信号，第二AC信号的相位锁定到第一AC信号的相位，并且其幅值表示具有已知阻抗值的所呈现的阻抗。锁相电流发生器向阻抗测量装置输出第二AC信号。阻抗测量装置基于第二AC信号执行(506)阻抗测量，以产生与所呈现的阻抗相关联的所测量的阻抗值。基于所测量的阻抗值和所呈现的阻抗的已知阻抗值来校准(508)阻抗测量装置。

技术研发人员：陈良柱,范松南,吴莲群,M·托多拉克夫,J·古斯特
受保护的技术使用者：福禄克公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16