CN108490262A - 测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法 - Google Patents

测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法 Download PDF

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于书良
卫国
胡彦平
芦田
韩文龙
逯志国
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Abstract

本申请公开了一种测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法测量电路的电阻值变化的方法包括：在电桥的第一桥路(11)、第二桥路(12)和第三桥路(13)上分别设置阻值相等的第一电阻(R1)；将电路(A)设置于电桥的第四桥路(14)上；在第一节点和第二节点之间施加预定电压，其中第一节点位于第一桥路(11)和第三桥路(13)之间，第二节点位于第二桥路(12)和第四桥路(14)之间；测量第三节点和第四节点之间的电压，其中第三节点位于第一桥路(11)和第二桥路(12)之间，第四节点位于第三桥路(13)和第四桥路(14)之间；以及根据所测量的电压和预定电压之间的比值确定电路的电阻值的变化。

Description

测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法
技术领域
本申请涉及振动工程技术领域，具体而言，涉及一种测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法。
背景技术运载火箭在发射过程中需要进行很多动作来完成发射任务，火箭在飞行过程中主要通过电磁阀的开合控制动作电路的导通。电磁阀的环境适应性影响到火箭发射的成败。
电磁阀的工作原理是蓄电池对电磁铁通电，电流达到一定量值，电磁铁的磁力达到开合电磁阀要求。在某次检测时，发现电磁阀电阻发生变化，蓄电池电压为恒定值，如果电阻变大，火箭飞行过程中会造成开合动作失败。
目前电磁阀的地面试验方法一般是对电磁阀不通电或者通电进行环境考核，考核结束后通过进行开合功能测试。振动环境中，电磁阀中焊点可能已经破坏，但是振动环境结束后，焊点处电路又导通了，地面试验显示通过，但是飞行过程中却会导致失败。
因此，迫切需求一种测量振动试验中电磁阀电路动态阻值的方法，由于环境频率为2000Hz，要求阻值测量的频率不能低于10000Hz。
针对上述振动环境中电磁阀电路动态阻值不易测得的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法，以至少解决振动环境中电磁阀电路动态阻值不易测得的的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种测量电路的电阻值变化的方法，包括：在电桥的第一桥路、第二桥路和第三桥路上分别设置阻值相等的第一电阻；将电路设置于电桥的第四桥路上；在第一节点和第二节点之间施加预定电压，其中第一节点位于第一桥路和第三桥路之间，第二节点位于第二桥路和第四桥路之间；测量第三节点和第四节点之间的电压，其中第三节点位于第一桥路和第二桥路之间，第四节点位于第三桥路和第四桥路之间；以及根据所测量的电压和预定电压之间的比值确定电路的电阻值的变化。
可选地，在电路的电阻值低于第一电阻的电阻值的情况下，将电路与第二电阻串联设置于第四桥路上，其中第二电阻的电阻值为第一电阻和电路的电阻值的差值。
可选地，在电路的电阻值大于第一电阻的电阻值的情况下，将电路与第三电阻并联设置于第四桥路上，其中第三电阻的电阻值R3满足：
其中
R1为第一电阻的电阻值，RL为所述电路的电阻值。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种检测电磁阀电路的瞬断现象的方法，包括：在电桥的第一桥路、第二桥路和第三桥路上分别设置阻值相等的第一电阻；将电磁阀电路设置于电桥的第四桥路上；在第一节点和第二节点之间施加预定电压，其中第一节点位于第一桥路和第三桥路之间，第二节点位于第二桥路和第四桥路之间；测量第三节点和第四节点之间的电压，其中第三节点位于第一桥路和第二桥路之间，第四节点位于第三桥路和第四桥路之间；以及根据所测量的电压和预定电压之间的比值确定电磁阀电路是否存在瞬断现象。
可选地，在所测量的电压和预定电压之间的比值的变化程度大于预定程度的情况下，确定电磁阀电路存在瞬断现象。
可选地，在电磁阀电路的电阻值低于第一电阻的电阻值的情况下，将电磁阀电路与第二电阻串联设置于第四桥路上，其中第二电阻的电阻值为第一电阻和电磁阀电路的电阻值的差值。
可选地，在电磁阀电路的电阻值大于第一电阻的电阻值的情况下，将电磁阀电路与第三电阻并联设置于第四桥路上，其中第三电阻的电阻值R3满足：
其中
R1为第一电阻的电阻值，RL为所述电磁阀电路的电阻值。
可选地，测量第三节点和第四节点之间的电压的采样率为200000Hz。
可选地，第一电阻的电阻值为130Ω。
在本发明实施例中，通过惠斯通电桥的使用，实现了精确测量电路在振动环境中的阻值变化的目的，避免过去只检测振动前后电路阻值变化对电路中虚接导致瞬断的漏检，进而解决了振动环境中电磁阀电路动态阻值不易测得和电磁阀电路的瞬断现象漏检的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是利用电桥测量电路的电阻值的系统的示意图。
图2是待测电路的电阻值低于第一电阻的电阻值的情况下，串联第二电阻R2的示意图。
图3是待测电路的电阻值大于第一电阻的电阻值的情况下，并联第三电阻R3的示意图。
图4是电磁阀电路瞬断检测电路示意图。
图5是电磁阀电路的电阻值低于第一电阻的电阻值的情况下，串联第二电阻R2的示意图。
图6是电磁阀电路的电阻值大于第一电阻的电阻值的情况下，并联第三电阻R3的示意图。
图7是利用电桥测量电路的电阻值的方法的流程图。
图8是利用电桥检测电磁阀电路的瞬断现象的方法的流程图。
附图标记说明：
R1:第一电阻；R2：第二电阻；R3：第三电阻；A：待测电路，C为电磁阀电路，Vin为电桥输入电压，Vout为电桥输出电压。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1
图1示出了根据本发明专利申请的实施例1所述的利用电桥测量电路的电阻值的系统的示意图。并且图7示出了根据本发明专利申请的实施例1所述的利用电桥测量电路的电阻值的方法的流程图，参考图7所示，本实施例提供了一种测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法，包括：
S702：在电桥的第一桥路11、第二桥路12和第三桥路13上分别设置阻值相等的第一电阻R1；
S704：将待测电路设置于电桥的第四桥路14上；
S706：在第一节点和第二节点之间施加预定电压，其中第一节点位于第一桥路11和第三桥路13之间，第二节点位于第二桥路12和第四桥路14之间；
S708：测量第三节点和第四节点之间的电压，其中第三节点位于第一桥路11和第二桥路12之间，第四节点位于第三桥路13和第四桥路14之间；以及
S710：根据所测量的电压和预定电压之间的比值确定电路的电阻值的变化。
具体地参考图1所示，为了测量电路A的电阻值的变化，首先在电桥的的第一桥路11、第二桥路12和第三桥路13上分别设置阻值相等的第一电阻R1。然后在电桥的第四桥路14上设置带测量的电路A。然后在第一节点和第二节点之间施加预定电压Vin，其中第一节点位于第一桥路11和第三桥路13之间，第二节点位于第二桥路12和第四桥路14之间。测量第三节点和第四节点之间的电压Vout，其中第三节点位于第一桥路11和第二桥路12之间，第四节点位于第三桥路13和第四桥路14之间。最后，根据所测量的电压和预定电压之间的比值Vout/Vin确定电路的电阻值的变化。
从而，通过上述方法，可以利用电桥来精确地测量电路在振动环境下的电阻值的变化。尤其是，可以对采样率要求很高的环境下(例如要求电阻变化的测量采样率能够达到200000Hz)使用，从而解决了现有技术中存在的电路动态阻值不易测量获得的技术问题。此外，本实施例所使用的电桥，优选为惠斯通电桥。并且，尽管结合图1所示描述了电桥的第一桥路、第二桥路、第三桥路以及第四桥路的布置。但是本领域技术人员应当清楚，即便是对上述布置略有调整(例如将待测电路A设置于第一电桥而在第四电桥设置R1)，也同样可以借助电桥的配置来测量电路A的阻值的变化。并且第一桥路、第二桥路、第三桥路以及第四桥路的选择，也可以与图1中所示的不同，只要能够利用电桥测量电路A的电阻值的变化即可。
电桥(尤其是惠斯通电桥)的应用广泛，特别是在应变测量领域，如图1所示。在电桥的输入端，可以输入一个的激励电压，然后测量输出端的电压。如果电桥是平衡的，输出电压肯定是0。
桥路的基本方程如下：
其中R1为第一桥路11、第二桥路12、第三桥路13上的电阻R1的电阻值。RL为第四桥路上的待测电路A的电阻值。因此，如果电桥是平衡的，即RL＝R1，输出电压肯定是0。
并且，电桥中最常用的配置是1/4桥。在1/4桥中，只有一个桥路(待测量的电路所在的桥路)的电阻值是变化的，其它三个都是固定的电阻。他们具有和待测电路的电阻值相同的电阻(这种情况下电桥是平衡的)。因此，在上述方程中，RL＝R+dR，其它电阻阻值相等，即R1＝R。把这些代入上述公式中。
分母中2×dR/R部分非常小(拉长1％，误差只有1％)，所以可以将上式简化为：
由此可见，测量的输出电压Vout与输入电压Vin之间的比值与RL的变化量相关的。因此通过测量的输出电压Vout与输入电压Vin之间的比值就能够测量出待测电路A的电阻值RL的变化。并且，通常可以使用DEWESoft的软件测量电阻值RL的变化。
可选地，在电路的电阻值低于第一电阻R1的电阻值的情况下，将电路与第二电阻R2串联设置于第四桥路上，其中第二电阻R2的电阻值为第一电阻R1和电路的电阻值的差值。从而在待测电路A的电阻值低于第一电桥、第二电桥以及第三电桥的电阻值的情况下，确保整个电桥的平衡。使得测量结果更加准确。
可选地，在电路A的电阻值大于第一电阻R1的电阻值的情况下，将电路A与第三电阻R3并联设置于第四桥路14上，其中第三电阻的电阻值R3满足：
其中
R1为第一电阻的电阻值，RL为所述电路的电阻值。从而在待测电路A的电阻值高于第一电桥、第二电桥以及第三电桥的电阻值的情况下，确保整个电桥的平衡。使得测量结果更加准确。
此外，测量第三节点和第四节点之间的电压的采样率为200000Hz。使得能够满足高采样率的测量的需要。
可选地，第一电阻的电阻值为130Ω。并且可选地，第二电阻R2和第三电阻R3均为精密电阻。
通过上述实施例公开的方案，达到了精确测量电路在振动环境中的阻值变化目的，进而解决了振动环境中电路动态阻值不易测得的技术问题。
实施例2
图4示出了根据本发明专利申请的实施例2所述的利用电桥检测电磁阀电路的瞬断现象的系统的示意图。并且图8示出了根据本发明专利申请的实施例2所述的利用电桥检测电磁阀电路的瞬断现象的方法的流程图，参考图8所示，本实施例提供了一种测量电路的电阻值变化以及检测瞬断现象的方法，包括：
S802：在电桥的第一桥路11、第二桥路12和第三桥路13上分别设置阻值相等的第一电阻R1；
S804：将电磁阀电路C设置于电桥的第四桥路14上；
S806：在第一节点和第二节点之间施加预定电压，其中第一节点位于第一桥路11和第三桥路13之间，第二节点位于第二桥路12和第四桥路14之间；
S808：测量第三节点和第四节点之间的电压，其中第三节点位于第一桥路11和第二桥路12之间，第四节点位于第三桥路13和第四桥路14之间；
S810：根据所测量的电压和预定电压之间的比值确定电磁阀电路C是否存在瞬断现象。
具体地参考图4所示，为了检测电磁阀电路C中存在的瞬断现象，首先在电桥的的第一桥路11、第二桥路12和第三桥路13上分别设置阻值相等的第一电阻R1。然后在电桥的第四桥路14上设置电磁阀电路C。然后在第一节点和第二节点之间施加预定电压Vin，其中第一节点位于第一桥路11和第三桥路13之间，第二节点位于第二桥路12和第四桥路14之间。测量第三节点和第四节点之间的电压Vout，其中第三节点位于第一桥路11和第二桥路12之间，第四节点位于第三桥路13和第四桥路14之间。最后，根据所测量的电压和预定电压之间的比值Vout/Vin确定电磁阀电路C是否存在瞬断现象。
正如前面所述，目前电磁阀的地面试验方法一般是对电磁阀不通电或者通电进行环境考核，考核结束后通过进行开合功能测试。振动环境中，电磁阀中焊点可能已经破坏，但是振动环境结束后，焊点处电路又导通了，地面试验显示通过，但是飞行过程中却会导致失败。
因此，迫切需求一种测量振动试验中电磁阀电路动态阻值的方法，由于环境频率为2000Hz，要求阻值测量的频率不能低于10000Hz。
通过本实施例所述的方法，可以利用电桥来精确地测量电磁阀电路在振动环境下的电阻值的变化。尤其是，可以对采样率要求很高的环境下(例如要求电阻变化的测量采样率能够达到200000Hz)使用，从而解决了现有的检测方法只检测振动前后电路阻值变化对电路中虚接导致瞬断的漏检问题。此外，本实施例所使用的电桥，优选为惠斯通电桥。并且，尽管结合图4所示描述了电桥的第一桥路、第二桥路、第三桥路以及第四桥路的布置。但是本领域技术人员应当清楚，即便是对上述布置略有调整(例如将待测电路C设置于第一电桥而在第四电桥设置R1)，也同样可以借助电桥的配置来测量电路C的阻值的变化。并且第一桥路、第二桥路、第三桥路以及第四桥路的选择，也可以与图4中所示的不同，只要能够利用电桥测量电路C的电阻值的变化即可。
可选地，在电磁阀电路的电阻值低于第一电阻R1的电阻值的情况下，将电磁阀电路C与第二电阻R2串联设置于第四桥路上，其中第二电阻R2的电阻值为第一电阻R1和电磁阀电路的电阻值的差值。从而在电磁阀电路C的电阻值低于第一电桥、第二电桥以及第三电桥的电阻值的情况下，确保整个电桥的平衡。使得测量结果更加准确。
在电磁阀电路C的电阻值大于第一电阻R1的电阻值的情况下，将电磁阀电路C与第三电阻R3并联设置于第四桥路14上，其中第三电阻的电阻值R3满足：
其中
R1为第一电阻的电阻值，RL为所述电磁阀电路的电阻值。从而在待测电路C的电阻值高于第一电桥、第二电桥以及第三电桥的电阻值的情况下，确保整个电桥的平衡。使得测量结果更加准确。
此外，第二电阻R2和第三电阻R3均为精密电阻。
此外，测量第三节点和第四节点之间的电压的采样率为200000Hz。使得能够满足高采样率的测量的需要。
可选地，第一电阻的电阻值为130Ω。并且可选地，第二电阻R2和第三电阻R3均为精密电阻。
通过上述实施例公开的方案，达到了检测瞬断现象的目的，解决了电磁阀电路的瞬断现象不易检测的技术问题。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种测量电路的电阻值变化的方法，其特征在于，包括：
在电桥的第一桥路(11)、第二桥路(12)和第三桥路(13)上分别设置阻值相等的第一电阻(R1)；
将所述电路(A)设置于所述电桥的第四桥路(14)上；
在第一节点和第二节点之间施加预定电压，其中所述第一节点位于所述第一桥路(11)和所述第三桥路(13)之间，所述第二节点位于所述第二桥路(12)和所述第四桥路(14)之间；
测量第三节点和第四节点之间的电压，其中所述第三节点位于所述第一桥路(11)和所述第二桥路(12)之间，所述第四节点位于所述第三桥路(13)和所述第四桥路(14)之间；以及
根据所测量的电压和所述预定电压之间的比值确定所述电路的电阻值的变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电路的电阻值低于所述第一电阻(R1)的电阻值的情况下，将所述电路与第二电阻(R2)串联设置于所述第四桥路(14)上，其中所述第二电阻(R2)的电阻值为所述第一电阻(R1)和所述电路(A)的电阻值的差值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电路(A)的电阻值大于所述第一电阻(R1)的电阻值的情况下，将所述电路与第三电阻(R3)并联设置于所述第四桥路(14)上，其中所述第三电阻(R3)的电阻值R3满足：
其中
R1为第一电阻的电阻值，RL为所述电路的电阻值。
4.一种检测电磁阀电路的瞬断现象的方法，其特征在于，包括：
在电桥的第一桥路(11)、第二桥路(12)和第三桥路(13)上分别设置阻值相等的第一电阻(R1)；
将所述电磁阀电路(C)设置于所述电桥的第四桥路(14)上；
在第一节点和第二节点之间施加预定电压，其中所述第一节点位于所述第一桥路(11)和所述第三桥路(13)之间，所述第二节点位于所述第二桥路(12)和所述第四桥路(14)之间；
测量第三节点和第四节点之间的电压，其中所述第三节点位于所述第一桥路(11)和所述第二桥路(12)之间，所述第四节点位于所述第三桥路(13)和所述第四桥路(14)之间；以及
根据所测量的电压和所述预定电压之间的比值确定所述电磁阀电路(C)是否存在瞬断现象。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所测量的电压和所述预定电压之间的比值的变化程度大于预定程度的情况下，确定所述电磁阀电路(C)存在瞬断现象。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述电磁阀电路的电阻值低于所述第一电阻(R1)的电阻值的情况下，将所述电磁阀电路(C)与第二电阻(R2)串联设置于所述第四桥路(14)上，其中所述第二电阻(R2)的电阻值为所述第一电阻(R1)和所述电磁阀电路(C)的电阻值的差值。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述电磁阀电路(C)的电阻值大于所述第一电阻(R1)的电阻值的情况下，将所述电磁阀电路(C)与第三电阻(R3)并联设置于所述第四桥路(14)上，其中所述第三电阻(R3)的电阻值R3满足：
其中
R1为第一电阻的电阻值，RL为所述电磁阀电路的电阻值。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，测量所述第三节点和所述第四节点之间的电压的采样率为200000Hz。
9.根据权利要求4-8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一电阻的电阻值为130Ω。
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