CN108445292A - 基于误差修正的电阻测量方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种基于误差修正的电阻测量方法和装置。所述方法包括:通过基于比例电阻法测量的测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值;其中,所述误差修正系数通过如下方式得到:通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数。通过本发明实施例提供的方案,能够提高电阻测量的准确度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电阻测量技术领域,尤其涉及一种基于误差修正的电阻测量方法和装置。
背景技术
对于早期的电子测量,大多采用恒流法测量电阻,不仅电路复杂,而且成本高。比例法是测量电阻的一种新方法,它具有电路简单,准确度高等优点,能充分发挥单片AD(Analog to Digital,模数)转换器本身的优良特性,实现R/U转换。即使基准电压存在偏差或发生波动,也不会增加测量误差。
参考图1,其示出了比例法电阻测量的原理示意图。如图1所示,被测电阻(Rx)与标准电阻(R0)串联后接在AD转换器的U+与COM端口之间,基准电压源(U+)向R0和Rx提供测试电流,Rx两端的压降作为AD输入电压Uin,Uin/Uref=Rx/R0,AD转换器的采集码值取决于Rx与R0的比值。取不同的标准电阻R0,可以测量不同量程的电阻。
为了提高测量准确性,现有可以以多个电阻的AD采集码值为自变量,以多个电阻的标称值为因变量进行输入-输出特性的线性或二次多项式拟合校准,得到电阻实测的电阻测量系数,比如T=A+BX,其中,A、B为拟合得到的电子测量系数。这样,通过AD采集码值和电阻测量系数A、B,可输出电阻的测量值。
然而,由于AD转换器的模数转换非线性误差大、环境温度变化等因素,导致通过上述测量方法得到的电阻测量值的准确度不高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明实施例提供一种基于误差修正的电阻测量方法和装置,能够提高电阻测量的准确度。
一方面,本发明实施例提供一种基于误差修正的电阻测量方法,包括:通过基于比例电阻法测量的测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;
根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值;
其中,所述误差修正系数通过如下方式得到:
通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;
根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数。
另一方面,本发明实施例提供一种基于误差修正的电阻测量装置,包括:
码值获取单元,用于通过基于比例电阻法测量的测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;
电阻测量单元,用于根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值;
误差修正获取单元,用于通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数。
本发明实施例提供的基于误差修正的电阻测量方法和装置,通过基于比例电阻法测量的测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数;继而,通过测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,可以得到更为接近待测电阻的真值的测量值,提高了电阻测量的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了比例法电阻测量的原理示意图;
图2示出了根据本发明一实施例的基于误差修正的电阻测量方法的示例性流程图;
图3示出了根据本发明一实施例的基于误差修正的电阻测量装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。
本申请使用的“模块”、“装置”等术语旨在包括与计算机相关的实体,例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如,模块可以是,但并不仅限于:处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说,计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内,一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。
下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
参考图2,其示出了根据本发明一实施例的基于误差修正的电阻测量方法的示例性流程图。
如图2所示,本发明实施例提供的一种基于误差修正的电阻测量方法,可以包括如下步骤:
S210:通过基于比例电阻法测量的测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值。
实际应用中,可以将待测电阻与基于比例电阻法测量的测量系统中的测量标准电阻串联后接到AD转换器的U+与COM端口之间。这样,可以通过基于比例电阻法测量的测量系统中的基准电压源(U+)向R0和Rx提供测试电流,以对待测电阻进行电阻测量,读取AD转换器采集的码值,从而得到待测电阻的模数AD采集码值。
S220:根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值。
本发明实施例中,为了提高电阻测量准确度,可以预先获取误差修正系数。具体地,可以通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数。
本发明实施例中,可以通过如下方式获取各样本标准电阻的实测值:
针对每个样本标准电阻,通过所述测量系统对该样本标准电阻进行测量,获取该样本标准电阻对应的AD采集码值;根据该样本标准电阻对应的AD采集码值,确定该样本标准电阻的实测值。
具体地,可以根据如下公式(1),确定样本标准电阻的实测值T样本:
T样本=A+B×XAD样本 (1)
其中,XAD样本为该样本标准电阻对应的AD采集码值;A、B为预设的电阻测量系数。
其中,所述电阻测量系数A、B通过如下方式得到:
通过所述测量系统对各样本电阻分别进行电阻测量,获取各样本电阻对应的AD采集码值;
以各样本电阻对应的AD采集码值为自变量,以各样本电阻的标称值为因变量,进行线性拟合,得到所述电阻测量系数A、B。
可选地,可以以各样本电阻对应的AD采集码值为自变量,以各样本电阻的标称值为因变量,进行二次多项式拟合,得到电阻测量系数A、B、C。继而,根据T样本=A+B×XAD样本+C×XAD样本 2,确定样本标准电阻的实测值T样本。
当然,实际应用中,还可以采用其他方式的拟合算法得到对应的电阻测量系数,并基于电阻测量系数确定样本标准电阻的实测值。
在获取各样本标准电阻的实测值之后,可以获取各样本标准电阻的标称值;继而,针对每个样本标准电阻,计算该样本标准电阻的标称值和实测值之间的差值,并作为该样本标准电阻对应的样本误差;以各样本标准电阻对应的样本误差为自变量,以各样本标准电阻对应的实测值为因变量,进行最小二乘法拟合,得到对应的误差修正系数。
其中,最小二乘法拟合可以包括但不限于线性拟合、二次多项式拟合等。
例如,样本标准电阻S的标称值,记为S,样本标准电阻S的实测值记为T;对样本标准电阻S01测量得到S01的实测值T01,求其差得到样本误差:Δ01=S01-T01;对于样本标准电阻值:S02、S03,…,S0N,依次得到对应的实测值:T02、T03,…,T0N,从而,依次得到样本误差:Δ02=S02-T02、Δ03=S03-T03,…,Δ0N=S0N-T0N;以样本误差Δ01、Δ02、Δ03,…,Δ0N作为自变量,T01、T02、T03,…,T0N作为因变量,利用线性或二次多项式函数进行拟合,得到误差修正系数。例如,若进行线性拟合,可以得到误差修正系数a和b;若进行二次多项式拟合,可以得到误差修正系数a、b和c。
进一步地,为了进一步提高测量准确度,可以针对不同量程设置不同的误差修正系数。
例如,针对20Ω量程,可以选取多个属于20Ω量程的样本标准电阻,通过测量系统对属于20Ω量程的各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到对应20Ω量程的误差修正系数。
针对200Ω量程,可以选取多个属于200Ω量程的样本标准电阻,通过测量系统对属于200Ω量程的各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到对应200Ω量程的误差修正系数。
这样,在对待测电阻进行电阻测量之前,可以对待测电阻所属量程进行估计,并选择所属量程对应的误差修正系数进行电阻测量。
本发明实施例中,在选取出待测电阻对应的误差修正系数之后,可以根据误差修正系数和通过步骤S110获取的AD采集码值,得到待测电阻的测量值。
具体地,在误差修正系数的确定过程中选用的是线性拟合的最小二乘法之后,可以根据如下公式(2),确定所述待测电阻的测量值T待测:
T待测=a+b×XAD待测 (2)
其中,XAD待测为所述待测电阻的AD采集码值,a,b为所述误差修正系数。
在误差修正系数的确定过程中选用的是二次多项式拟合的最小二乘法之后,可以根据T待测=a+b×XAD待测+c×XAD待测 2,确定所述待测电阻的测量值,a,b、c为误差修正系数。
本发明实施例提供的基于误差修正的电阻测量方法,通过基于比例电阻法测量的测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数;继而,通过测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,可以得到更为接近待测电阻的真值的测量值,提高了电阻测量的准确度。
实际应用中,可以采取高性能的基于比例电阻法测量的测量系统,包括高精度AD转换器、高精度基准电源、高精度测量标准电阻;进一步地,还可以采用硬件滤波和隔离措施,消除系统噪声干扰,提高测量精度。
在上述各实施例的基础上,本发明又一实施例提供了一种基于误差修正的电阻测量装置。
参考图3,其示出了根据本发明一实施例的的结构示意图。
如图3所示,本发明实施例提供的基于误差修正的电阻测量装置可以包括:码值获取单元301、电阻测量单元302和误差修正获取单元303。
其中,码值获取单元301用于通过基于比例电阻法测量的测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值。
电阻测量单元302用于根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值。
误差修正获取单元303用于通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数。
可选地,误差修正获取单元303具体用于针对每个样本标准电阻,通过所述测量系统对该样本标准电阻进行测量,获取该样本标准电阻对应的AD采集码值;根据该样本标准电阻对应的AD采集码值,确定该样本标准电阻的实测值。
可选地,误差修正获取单元303具体用于根据如下公式(1),确定样本标准电阻的实测值T样本:
T样本=A+B×XAD样本 (1)
其中,XAD样本为该样本标准电阻对应的AD采集码值;A、B为预设的电阻测量系数;
其中,所述电阻测量系数A、B通过如下方式得到:
通过所述测量系统对各样本电阻分别进行电阻测量,获取各样本电阻对应的AD采集码值;以各样本电阻对应的AD采集码值为自变量,以各样本电阻的标称值为因变量,进行线性拟合,得到所述电阻测量系数A、B。
可选地,误差修正获取单元303具体用于针对每个样本标准电阻,计算该样本标准电阻的标称值和实测值之间的差值,并作为该样本标准电阻对应的样本误差;以各样本标准电阻对应的样本误差为自变量,以各样本标准电阻对应的实测值为因变量,进行最小二乘法拟合,得到对应的误差修正系数。
可选地,所述最小二乘法拟合具体为线性拟合;
相应地,电阻测量单元302具体用于根据如下公式(2),确定所述待测电阻的测量值T待测:
T待测=a+b×XAD待测 (2)
其中,XAD待测为所述待测电阻的AD采集码值,a,b为所述误差修正系数。
本发明实施例提供的基于误差修正的电阻测量装置,通过基于比例电阻法测量的测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数;继而,通过测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,可以得到更为接近待测电阻的真值的测量值,提高了电阻测量的准确度。
本发明提供的基于误差修正的电阻测量装置的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程,其功能在此不再赘述,可以参照上述方法实施例的详细描述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机,服务器,或者网络装置等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于误差修正的电阻测量方法,其特征在于,包括:
通过基于比例电阻法测量的测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;
根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值;
其中,所述误差修正系数通过如下方式得到:
通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;
根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值,包括:
针对每个样本标准电阻,通过所述测量系统对该样本标准电阻进行测量,获取该样本标准电阻对应的AD采集码值;
根据该样本标准电阻对应的AD采集码值,确定该样本标准电阻的实测值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述测量系统中的测量标准电阻的标称值和该样本标准电阻对应的AD采集码值,确定该样本标准电阻的实测值,包括:
根据如下公式(1),确定样本标准电阻的实测值T样本:
T样本=A+B×XAD样本 (1)
其中,XAD样本为该样本标准电阻对应的AD采集码值;A、B为预设的电阻测量系数;
其中,所述电阻测量系数A、B通过如下方式得到:
通过所述测量系统对各样本电阻分别进行电阻测量,获取各样本电阻对应的AD采集码值;
以各样本电阻对应的AD采集码值为自变量,以各样本电阻的标称值为因变量,进行线性拟合,得到所述电阻测量系数A、B。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到对应的误差修正系数,包括:
针对每个样本标准电阻,计算该样本标准电阻的标称值和实测值之间的差值,并作为该样本标准电阻对应的样本误差;
以各样本标准电阻对应的样本误差为自变量,以各样本标准电阻对应的实测值为因变量,进行最小二乘法拟合,得到对应的误差修正系数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述最小二乘法拟合具体为线性拟合;所述根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值,包括:
根据如下公式(2),确定所述待测电阻的测量值T待测:
T待测=a+b×XAD待测 (2)
其中,XAD待测为所述待测电阻的AD采集码值,a,b为所述误差修正系数。
6.一种基于误差修正的电阻测量装置,其特征在于,包括:
码值获取单元,用于通过基于比例电阻法测量的测量系统对待测电阻进行电阻测量,获取所述待测电阻的模数AD采集码值;
电阻测量单元,用于根据误差修正系数和所述待测电阻的AD采集码值,确定所述待测电阻的测量值;
误差修正获取单元,用于通过所述测量系统对各样本标准电阻分别进行电阻测量,获取各样本标准电阻的实测值;根据各样本标准电阻的标称值和实测值,进行差值电阻数据拟合,得到误差修正系数。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
所述误差修正获取单元具体用于针对每个样本标准电阻,通过所述测量系统对该样本标准电阻进行测量,获取该样本标准电阻对应的AD采集码值;根据该样本标准电阻对应的AD采集码值,确定该样本标准电阻的实测值。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,
所述误差修正获取单元具体用于根据如下公式(1),确定样本标准电阻的实测值T样本:
T样本=A+B×XAD样本 (1)
其中,XAD样本为该样本标准电阻对应的AD采集码值;A、B为预设的电阻测量系数;
其中,所述电阻测量系数A、B通过如下方式得到:
通过所述测量系统对各样本电阻分别进行电阻测量,获取各样本电阻对应的AD采集码值;以各样本电阻对应的AD采集码值为自变量,以各样本电阻的标称值为因变量,进行线性拟合,得到所述电阻测量系数A、B。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
所述误差修正获取单元具体用于针对每个样本标准电阻,计算该样本标准电阻的标称值和实测值之间的差值,并作为该样本标准电阻对应的样本误差;以各样本标准电阻对应的样本误差为自变量,以各样本标准电阻对应的实测值为因变量,进行最小二乘法拟合,得到对应的误差修正系数。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述最小二乘法拟合具体为线性拟合;
相应地,所述电阻测量单元具体用于根据如下公式(2),确定所述待测电阻的测量值T待测:
T待测=a+b×XAD待测 (2)
其中,XAD待测为所述待测电阻的AD采集码值,a,b为所述误差修正系数。
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