使用阻抗模拟进行校准的系统和方法技术方案

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。来校准(508)阻抗测量装置。来校准(508)阻抗测量装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用阻抗模拟进行校准的系统和方法

技术介绍


[0001]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。
[0002]相关技术描述
[0003]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。

技术实现思路

[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
附图说明
[0014]图1示出了阻抗测量装置的常规校准的电路图。
[0015]图2示出了用于校准阻抗测量装置的系统。
[0016]图3示出了包括用于在校准和测试操作之间进行切换的多个切换装置的阻抗测量装置。
[0017]图4示出了用于校准阻抗测量装置的系统。
[0018]图5示出了用于校准阻抗测量装置的方法的流程图。
[0019]图6示出了用于校准阻抗测量装置的系统。
具体实施方式
[0020]提供了用于以高度准确的方式并且以精细的粒度可设置性在多个阻抗水平下校准阻抗测量装置的技术。提供了一种系统，该系统包括阻抗测量装置和锁相电流发生器(或多功能校准器的锁相电流发生特征)。此外，该系统可包括位于阻抗测量装置内部或阻抗测量装置外部的采样电阻和参考电阻。该系统允许模拟阻抗，并且将该阻抗呈现给阻抗测量装置进行测量，以达到校准阻抗测量装置的目的。
[0021]阻抗测量装置向锁相电流发生器输出激励AC信号。锁相电流发生器锁定到激励AC信号的相位并且将锁相信号提供给阻抗测量装置。锁相信号的幅值指示所呈现的阻抗。阻抗测量装置测量所呈现的阻抗。
[0022]知晓所呈现的阻抗和所测量的阻抗，就可以确定用于将未来测量的阻抗缩放到经校准的读出阻抗的系数。可向阻抗测量装置呈现多个阻抗，以确定阻抗测量装置的测量范围内的系数。
[0023]锁相电流发生器可提供精细的粒度可设置性。例如，锁相电流发生器可提供粒度低至一毫微安培(nA)的锁相信号幅值。因为幅值转换为阻抗，所以阻抗的粒度可低至4.5微欧姆/欧姆(μΩ/Ω)。
[0024]图1示出了待测装置101的常规校准的电路图。在校准期间，待测装置101耦合到校准电路102。待测装置101可以是被配置成测量阻抗(或电阻)的任何装置。待测装置101可以是交流(AC)测量装置，其中，待测装置101基于输出为AC的激励电流来测量阻抗。待测装置101可测量任何装置(诸如电池)的阻抗。
[0025]待测装置101具有第一端子104、第二端子106、第三端子108和第四端子110。在校准期间，第一端子104和第二端子106作为输出端子进行操作，而第三端子108和第四端子110作为到待测装置101的输入端子进行操作。校准电路102包括源电阻112、缓冲器114和具有初级绕组118与次级绕组120的变压器116。变压器116在初级绕组118与次级绕组120之间具有K的变压器比。应当注意，源电阻112可以是校准电路102的一部分，或者可以是与校准
电路102分离并且位于该校准电路外部的电阻箱的一部分。
[0026]源电阻112具有第一端子和第二端子。缓冲器114具有耦合到源电阻112的第一端子的第一输入端。缓冲器114具有耦合到缓冲器114的输出端的第二端子。初级绕组118具有耦合到缓冲器114的输出端的第一端和耦合到源电阻112的第二端子的第二端。次级绕组120具有第一端和第二端。
[0027]在校准期间，待测装置101的第一端子104和第二端子106分别耦合到源电阻112的第一端子和第二端子。此外，待测装置101的第三端子108和第四端子110分别耦合到次级绕组120的第一端和第二端。
[0028]待测装置101向校准电路102输出第一AC信号(μ
I(t)
)作为激励信号。当源电阻112的电阻为R时，第一AC信号(μ
I(t)
)导致在源电阻112两端生成电压(μ
I(t)R
)。缓冲器114对该电压进行缓冲并且将缓冲后的电压输出到初级绕组118。变压器116的操作在次级绕组120两端产生电压(μ
I
(t)R/K))。待测装置101检测该电压(μ
I
(t)R/K))并且基于检测到的电压确定阻抗测量值(例如，检测到的电压与第一AC信号(μ
I(t)
)的比)。由校准电路102模拟的阻抗可以表示为：
[0029][0030]常规校准存在各种缺点，包括受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种阻抗测量装置，所述阻抗测量装置包括：输出端子，所述输出端子被配置成向锁相电流发生器输出第一AC信号；输入端子，所述输入端子被配置成接收由锁相电流发生器生成的第二AC信号，所述第二AC信号的相位锁定到所述第一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；和控制器，所述控制器被配置成：基于所述第二AC信号执行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；以及基于所测量的阻抗值和所呈现的阻抗的所述已知阻抗值进行校准。2.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，其中：所述锁相电流发生器在操作中改变所述第二AC信号的所述幅值，所呈现的阻抗响应于改变所述第二AC信号的所述幅值而改变，并且所呈现的阻抗的变化的第一粒度对应于由所述锁相电流发生器提供的所述第二AC信号的所述幅值的变化的第二粒度。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：所述调整因子作为所呈现的阻抗的函数线性地变化，所述控制器被配置成用多个调整因子进行校准，所述多个调整因子基于相应的多对所测量的阻抗值和对应的所呈现的阻抗来确定，并且所述控制器被配置成用外推调整因子进行校准，所述外推调整因子通过在所述多个调整因子的第一调整因子与第二调整因子之间进行外推来确定。6.根据权利要求1所述的阻抗测量装置，包括：采样电阻，所述采样电阻耦合到所述输出端子并且被配置成接收电流信号，其中，所述采样电阻被配置成响应于所述电流信号通过而生成所述第一AC信号；和参考电阻，所述参考电阻耦合到所述输入端子并且被配置成接收所述第二AC信号，其中，所述参考电阻被配置成响应于所述第二AC信号通过而生成电压信号，其中，所述阻抗测量装置被配置成基于所述电压信号与所述电流信号的比率来确定所测量的阻抗值，并且所测量的阻抗值发生相移，以补偿在由所述阻抗测量装置处理期间执行的相移。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：
向锁相电流发生器输出第一AC信号；接收由锁相电流发生器生成的第二AC信号，所述第二AC信号的相位锁定到所述第一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；由所述阻抗测量装置基于所述第二AC信号执行阻抗测量，以产生与所呈现的阻抗相关联的所测量的阻抗值；以及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校准所述阻抗测量装置。10.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：改变所述第二AC信号的所述幅值；响应于改变所述第二AC信号的所述幅值致使所呈现的阻抗改变，其中：所呈现的阻抗的变化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良柱，范松南，吴莲群，M，
申请(专利权)人：福禄克公司，
类型：发明
国别省市：