基于惠斯通电桥的电阻测量电路及温度测量系统技术方案

本申请公开了一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路及温度测量系统，电阻测量电路包括：惠斯通电桥，由可调电阻、热敏电阻和标准电阻模块构成；标准电阻模块包括两个定值电阻；激励电压输入模块，用于将交流激励信号输入电压跟随模块；电压跟随模块用于将交流激励信号进行隔离和缓冲后，输出给惠斯通电桥；相位调节模块连接标准电阻模块，用于调节惠斯通电桥内的电压信号的相位，使得交流激励信号和惠斯通电桥的电压变化信号的相位相同；电源模块，用于为电压跟随模块和相位调节模块供电；锁相放大器模块，用于从惠斯通电桥输出的交流激励信号中提取惠斯通电桥的电压变化信号；电压变化信号表征热敏电阻的电阻值的变化量。信号表征热敏电阻的电阻值的变化量。信号表征热敏电阻的电阻值的变化量。

【技术实现步骤摘要】
基于惠斯通电桥的电阻测量电路及温度测量系统


[0001]本申请涉及开关电源领域，尤其涉及一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路及温度测量系统。

技术介绍

[0002]热敏电阻具有阻值随温度进行变化的特性，基于热敏电阻制作热敏探针，通过测量热敏探针的阻值变化，可以在很多场景下准确测量温度。惠斯通电桥(Wheatstone Bridge)测量法可以测量热敏电阻的电阻值变化，现有技术通常采用惠斯通直流电桥来测量电阻值，直流电桥存在零点漂移问题，测量结果不准确。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路及温度测量系统，旨在有效提高惠斯通电桥测量热敏电阻的电阻值的准确度。
[0004]本申请实施例的技术方案是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路，所述电阻测量电路包括：惠斯通电桥，所述惠斯通电桥由可调电阻、热敏电阻和标准电阻模块构成；所述标准电阻模块包括两个定值电阻，所述可调电阻、热敏电阻和标准电阻模块构成所述惠斯通电桥的四个桥臂；
[0006]激励电压输入模块，用于将交流激励信号输入电压跟随模块；
[0007]所述电压跟随模块，设置在所述激励电压输入模块和所述惠斯通电桥之间，用于将所述交流激励信号进行隔离和缓冲后，输出给所述惠斯通电桥；
[0008]相位调节模块，所述相位调节模块连接所述标准电阻模块，用于调节所述惠斯通电桥内的电压信号的相位，使得所述交流激励信号和所述惠斯通电桥的电压变化信号的相位相同；
[0009]电源模块，用于为所述电压跟随模块和所述相位调节模块供电；
[0010]锁相放大器模块，用于从所述惠斯通电桥输出的交流激励信号中提取所述惠斯通电桥的电压变化信号；所述电压变化信号表征所述热敏电阻的电阻值的变化量。
[0011]上述方案中，在测量所述热敏电阻的电阻值时，所述可调电阻的电阻值保持不变。
[0012]上述方案中，在测量所述热敏电阻的电阻值之前，通过调整所述可调电阻的电阻值，使得所述惠斯通电桥处于平衡状态。
[0013]上述方案中，所述电压跟随模块包括：第一运算放大器；所述交流激励电压输入模块接入所述第一运算放大器的同相输入端；所述第一运算放大器的反向输入端与输出端相连；所述第一运算放大器的输出端连接所述惠斯通电桥。
[0014]上述方案中，所述标准电阻模块包括串联的第一定值电阻和第二定值电阻，所述第一定值电阻的第一端连接所述电压跟随模块的输出端，所述第二定值电阻的第一端与所述第一定值电阻的第二端连接，所述第二定值电阻的第二端连接所述锁相放大器模块。
[0015]上述方案中，所述相位调节模块包括：可调电容和第二运算放大器；所述可调电容的第一端连接所述第二运算放大器的反向输入端和所述第一定值电阻与所述第二定值电阻的连接处，所述可调电容的第二端连接所述第二定值电阻的第二端和所述第二运算放大器的输出端。
[0016]上述方案中，所述电源模块为所述电压跟随模块和所述相位调节模块提供
±
12V的直流供电。
[0017]上述方案中，所述锁相放大器模块还用于将所述电压变化信号进行放大处理。
[0018]上述方案中，所述激励电压输入模块包括锁相放大器，所述锁相放大器用于将所述交流激励信号输入电压跟随模块。
[0019]第二方面，本申请实施例提供了一种温度测量系统，包括：上述第一方面所述的电阻测量电路和软件处理模块；
[0020]所述软件处理模块，用于根据所述电阻测量电路中的锁相放大器模块提取出的电压变化信号，确定所述热敏电阻当前的电阻值；根据所述热敏电阻当前的电阻值，以及预先确定的热敏电阻的电阻值与温度值的对应关系，确定所述热敏电阻当前的环境温度值。
[0021]本申请实施例提供的技术方案，电阻测量电路包括：惠斯通电桥、激励电压输入模块、电压跟随模块、相位调节模块、电源模块和锁相放大器模块。其中，惠斯通电桥由可调电阻、热敏电阻和标准电阻模块构成，标准电阻模块包括两个定值电阻，可调电阻、热敏电阻和标准电阻模块构成惠斯通电桥的四个桥臂。激励电压输入模块用于为惠斯通电桥提供交流激励信号；电压跟随模块设置在激励电压输入模块和惠斯通电桥之间，用于对激励电压输入模块输入惠斯通电桥的交流激励信号进行缓冲和隔离；相位调节模块连接标准电阻模块，用于调节惠斯通电桥内的电压信号的相位，使得交流激励信号和惠斯通电桥的电压变化信号的相位相同；电源模块用于为电压跟随模块和相位调节模块供电；锁相放大器模块用于从惠斯通电桥输出的交流激励信号中提取惠斯通电桥的电压变化信号，电压变化信号表征热敏电阻的电阻值的变化量。本实施例使用交流惠斯通电桥测量热敏电阻的阻值变化，不存在直流电桥的零点漂移的缺陷，测量准确度更高。并且通过电压跟随模块对交流激励信号进行缓冲和隔离，通过相位调节模块使得交流激励信号和惠斯通电桥的电压变化信号的相位相同，便于锁相放大器模块对电压变化信号的检出，能够有效提高惠斯通电桥测量热敏电阻的电阻值的准确度。
附图说明
[0022]图1为本申请实施例提供的一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路的示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的一种基础惠斯通交流电桥的示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例提供的一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路的示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例提供的另一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路的示意图。
[0026]图5是本专利技术实施例提供的一种温度测量系统的示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及实施例对本申请再作进一步详细的描述。
[0028]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0029]在本申请的描述中，所涉及的术语“第一、第二”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一、第二”等在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。除非另有说明，“多个”的含义是至少两个。
[0030]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0031]由于热敏电阻具有阻值随温度进行变化的特性，可基于热敏电阻制作热敏探针，通过测量热敏探针的阻值变化，可以在很多场景下准确测量温度。例如，热敏探针可以测量由质子束导致的水中辐射温升，从而完成质子束水吸收剂量的测量。质子束水吸收剂量，即质子束辐射在水中，单位质量的水所吸收的能量，单位为戈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惠斯通电桥的电阻测量电路，其特征在于，所述电阻测量电路包括：惠斯通电桥，所述惠斯通电桥由可调电阻、热敏电阻和标准电阻模块构成；所述标准电阻模块包括两个定值电阻，所述可调电阻、热敏电阻和标准电阻模块构成所述惠斯通电桥的四个桥臂；激励电压输入模块，用于将交流激励信号输入电压跟随模块；所述电压跟随模块，设置在所述激励电压输入模块和所述惠斯通电桥之间，用于将所述交流激励信号进行隔离和缓冲后，输出给所述惠斯通电桥；相位调节模块，所述相位调节模块连接所述标准电阻模块，用于调节所述惠斯通电桥内的电压信号的相位，使得所述交流激励信号和所述惠斯通电桥的电压变化信号的相位相同；电源模块，用于为所述电压跟随模块和所述相位调节模块供电；锁相放大器模块，用于从所述惠斯通电桥输出的交流激励信号中提取所述惠斯通电桥的电压变化信号；所述电压变化信号表征所述热敏电阻的电阻值的变化量。2.根据权利要求1所述的电阻测量电路，其特征在于，在测量所述热敏电阻的电阻值时，所述可调电阻的电阻值保持不变。3.根据权利要求1所述的电阻测量电路，其特征在于，在测量所述热敏电阻的电阻值之前，通过调整所述可调电阻的电阻值，使得所述惠斯通电桥处于平衡状态。4.根据权利要求1所述的电阻测量电路，其特征在于，所述电压跟随模块包括：第一运算放大器；所述交流激励电压输入模块接入所述第一运算放大器的同相输入端；所述第一运算放大器的反向输入端与输出端相连；所述第一运算放大器的输出端连接所述惠斯通电桥。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王菲菲，高飞，丁雨阳，陈义珍，倪宁，刘佳瑞，赵旭，王子琳，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：