基于惠斯通電橋的電阻測量電路及溫度測量系統技術方案

本申請公開了一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路及溫度測量系統，電阻測量電路包括：惠斯通電橋，由可調電阻、熱敏電阻和標準電阻模塊構成；標準電阻模塊包括兩個定值電阻；激勵電壓輸入模塊，用于將交流激勵信號輸入電壓跟隨模塊；電壓跟隨模塊用于將交流激勵信號進行隔離和緩沖后，輸出給惠斯通電橋；相位調節模塊連接標準電阻模塊，用于調節惠斯通電橋內的電壓信號的相位，使得交流激勵信號和惠斯通電橋的電壓變化信號的相位相同；電源模塊，用于為電壓跟隨模塊和相位調節模塊供電；鎖相放大器模塊，用于從惠斯通電橋輸出的交流激勵信號中提取惠斯通電橋的電壓變化信號；電壓變化信號表征熱敏電阻的電阻值的變化量。信號表征熱敏電阻的電阻值的變化量。信號表征熱敏電阻的電阻值的變化量。

【技術實現步驟摘要】
基于惠斯通電橋的電阻測量電路及溫度測量系統


[0001]本申請涉及開關電源領域，尤其涉及一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路及溫度測量系統。

技術介紹

[0002]熱敏電阻具有阻值隨溫度進行變化的特性，基于熱敏電阻制作熱敏探針，通過測量熱敏探針的阻值變化，可以在很多場景下準確測量溫度。惠斯通電橋(Wheatstone Bridge)測量法可以測量熱敏電阻的電阻值變化，現有技術通常采用惠斯通直流電橋來測量電阻值，直流電橋存在零點漂移問題，測量結果不準確。

技術實現思路

[0003]有鑒于此，本申請實施例提供了一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路及溫度測量系統，旨在有效提高惠斯通電橋測量熱敏電阻的電阻值的準確度。
[0004]本申請實施例的技術方案是這樣實現的：
[0005]第一方面，本申請實施例提供了一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路，所述電阻測量電路包括：惠斯通電橋，所述惠斯通電橋由可調電阻、熱敏電阻和標準電阻模塊構成；所述標準電阻模塊包括兩個定值電阻，所述可調電阻、熱敏電阻和標準電阻模塊構成所述惠斯通電橋的四個橋臂；
[0006]激勵電壓輸入模塊，用于將交流激勵信號輸入電壓跟隨模塊；
[0007]所述電壓跟隨模塊，設置在所述激勵電壓輸入模塊和所述惠斯通電橋之間，用于將所述交流激勵信號進行隔離和緩沖后，輸出給所述惠斯通電橋；
[0008]相位調節模塊，所述相位調節模塊連接所述標準電阻模塊，用于調節所述惠斯通電橋內的電壓信號的相位，使得所述交流激勵信號和所述惠斯通電橋的電壓變化信號的相位相同；
[0009]電源模塊，用于為所述電壓跟隨模塊和所述相位調節模塊供電；
[0010]鎖相放大器模塊，用于從所述惠斯通電橋輸出的交流激勵信號中提取所述惠斯通電橋的電壓變化信號；所述電壓變化信號表征所述熱敏電阻的電阻值的變化量。
[0011]上述方案中，在測量所述熱敏電阻的電阻值時，所述可調電阻的電阻值保持不變。
[0012]上述方案中，在測量所述熱敏電阻的電阻值之前，通過調整所述可調電阻的電阻值，使得所述惠斯通電橋處于平衡狀態。
[0013]上述方案中，所述電壓跟隨模塊包括：第一運算放大器；所述交流激勵電壓輸入模塊接入所述第一運算放大器的同相輸入端；所述第一運算放大器的反向輸入端與輸出端相連；所述第一運算放大器的輸出端連接所述惠斯通電橋。
[0014]上述方案中，所述標準電阻模塊包括串聯的第一定值電阻和第二定值電阻，所述第一定值電阻的第一端連接所述電壓跟隨模塊的輸出端，所述第二定值電阻的第一端與所述第一定值電阻的第二端連接，所述第二定值電阻的第二端連接所述鎖相放大器模塊。
[0015]上述方案中，所述相位調節模塊包括：可調電容和第二運算放大器；所述可調電容的第一端連接所述第二運算放大器的反向輸入端和所述第一定值電阻與所述第二定值電阻的連接處，所述可調電容的第二端連接所述第二定值電阻的第二端和所述第二運算放大器的輸出端。
[0016]上述方案中，所述電源模塊為所述電壓跟隨模塊和所述相位調節模塊提供
±
12V的直流供電。
[0017]上述方案中，所述鎖相放大器模塊還用于將所述電壓變化信號進行放大處理。
[0018]上述方案中，所述激勵電壓輸入模塊包括鎖相放大器，所述鎖相放大器用于將所述交流激勵信號輸入電壓跟隨模塊。
[0019]第二方面，本申請實施例提供了一種溫度測量系統，包括：上述第一方面所述的電阻測量電路和軟件處理模塊；
[0020]所述軟件處理模塊，用于根據所述電阻測量電路中的鎖相放大器模塊提取出的電壓變化信號，確定所述熱敏電阻當前的電阻值；根據所述熱敏電阻當前的電阻值，以及預先確定的熱敏電阻的電阻值與溫度值的對應關系，確定所述熱敏電阻當前的環境溫度值。
[0021]本申請實施例提供的技術方案，電阻測量電路包括：惠斯通電橋、激勵電壓輸入模塊、電壓跟隨模塊、相位調節模塊、電源模塊和鎖相放大器模塊。其中，惠斯通電橋由可調電阻、熱敏電阻和標準電阻模塊構成，標準電阻模塊包括兩個定值電阻，可調電阻、熱敏電阻和標準電阻模塊構成惠斯通電橋的四個橋臂。激勵電壓輸入模塊用于為惠斯通電橋提供交流激勵信號；電壓跟隨模塊設置在激勵電壓輸入模塊和惠斯通電橋之間，用于對激勵電壓輸入模塊輸入惠斯通電橋的交流激勵信號進行緩沖和隔離；相位調節模塊連接標準電阻模塊，用于調節惠斯通電橋內的電壓信號的相位，使得交流激勵信號和惠斯通電橋的電壓變化信號的相位相同；電源模塊用于為電壓跟隨模塊和相位調節模塊供電；鎖相放大器模塊用于從惠斯通電橋輸出的交流激勵信號中提取惠斯通電橋的電壓變化信號，電壓變化信號表征熱敏電阻的電阻值的變化量。本實施例使用交流惠斯通電橋測量熱敏電阻的阻值變化，不存在直流電橋的零點漂移的缺陷，測量準確度更高。并且通過電壓跟隨模塊對交流激勵信號進行緩沖和隔離，通過相位調節模塊使得交流激勵信號和惠斯通電橋的電壓變化信號的相位相同，便于鎖相放大器模塊對電壓變化信號的檢出，能夠有效提高惠斯通電橋測量熱敏電阻的電阻值的準確度。
附圖說明
[0022]圖1為本申請實施例提供的一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路的示意圖；
[0023]圖2是本專利技術實施例提供的一種基礎惠斯通交流電橋的示意圖；
[0024]圖3是本專利技術實施例提供的一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路的示意圖；
[0025]圖4是本專利技術實施例提供的另一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路的示意圖。
[0026]圖5是本專利技術實施例提供的一種溫度測量系統的示意圖。
具體實施方式
[0027]下面結合附圖及實施例對本申請再作進一步詳細的描述。
[0028]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本申請的
的
技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本申請。
[0029]在本申請的描述中，所涉及的術語“第一、第二”等僅僅是區別類似的對象，不代表針對對象的特定排序，可以理解地，“第一、第二”等在允許的情況下可以互換特定的順序或先后次序，以使這里描述的本申請實施例能夠以除了在這里圖示或描述的以外的順序實施。除非另有說明，“多個”的含義是至少兩個。
[0030]在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本申請中的具體含義。
[0031]由于熱敏電阻具有阻值隨溫度進行變化的特性，可基于熱敏電阻制作熱敏探針，通過測量熱敏探針的阻值變化，可以在很多場景下準確測量溫度。例如，熱敏探針可以測量由質子束導致的水中輻射溫升，從而完成質子束水吸收劑量的測量。質子束水吸收劑量，即質子束輻射在水中，單位質量的水所吸收的能量，單位為戈本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于惠斯通電橋的電阻測量電路，其特征在于，所述電阻測量電路包括：惠斯通電橋，所述惠斯通電橋由可調電阻、熱敏電阻和標準電阻模塊構成；所述標準電阻模塊包括兩個定值電阻，所述可調電阻、熱敏電阻和標準電阻模塊構成所述惠斯通電橋的四個橋臂；激勵電壓輸入模塊，用于將交流激勵信號輸入電壓跟隨模塊；所述電壓跟隨模塊，設置在所述激勵電壓輸入模塊和所述惠斯通電橋之間，用于將所述交流激勵信號進行隔離和緩沖后，輸出給所述惠斯通電橋；相位調節模塊，所述相位調節模塊連接所述標準電阻模塊，用于調節所述惠斯通電橋內的電壓信號的相位，使得所述交流激勵信號和所述惠斯通電橋的電壓變化信號的相位相同；電源模塊，用于為所述電壓跟隨模塊和所述相位調節模塊供電；鎖相放大器模塊，用于從所述惠斯通電橋輸出的交流激勵信號中提取所述惠斯通電橋的電壓變化信號；所述電壓變化信號表征所述熱敏電阻的電阻值的變化量。2.根據權利要求1所述的電阻測量電路，其特征在于，在測量所述熱敏電阻的電阻值時，所述可調電阻的電阻值保持不變。3.根據權利要求1所述的電阻測量電路，其特征在于，在測量所述熱敏電阻的電阻值之前，通過調整所述可調電阻的電阻值，使得所述惠斯通電橋處于平衡狀態。4.根據權利要求1所述的電阻測量電路，其特征在于，所述電壓跟隨模塊包括：第一運算放大器；所述交流激勵電壓輸入模塊接入所述第一運算放大器的同相輸入端；所述第一運算放大器的反向輸入端與輸出端相連；所述第一運算放大器的輸出端連接所述惠斯通電橋。5....

【專利技術屬性】
技術研發人員：王菲菲，高飛，丁雨陽，陳義珍，倪寧，劉佳瑞，趙旭，王子琳，
申請(專利權)人：中國原子能科學研究院，
類型：發明
國別省市：