CN117289027A - 一种电阻检测回路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电阻检测回路及方法，解决了现有技术多电压求解法计算的待测电阻阻值精度和稳定性差的问题。电阻检测回路，包含第一测试模块、AD检测模块、基准模块和标称电阻。第一测试模块，包含第一电压检测单元和第二电压检测单元。第一电压检测单元用于检测输入端连接待测电阻+标称电阻两端的电压。第二电压检测单元用于检测输入端连接标称电阻两端的电压。AD检测模块，用于第一电压检测单元和第二电压检测单元检测结果的读取，并通过差值计算待测电阻的阻值。本申请有效减小仪表放大器失调电压对测量结果的影响。通过一次采集就能得到待测电阻上的电压值，极大地提高了电路的抗干扰能力，保证测试的准确性和稳定性。

Description

一种电阻检测回路及方法

技术领域

本申请涉及电阻测试技术领域，尤其涉及一种电阻检测回路及方法。

背景技术

在飞行器发射控制中，常需要对微小电阻进行测试，例如对火工品电阻及其激活回路的测试本质就是对微小电阻进行测试。因为火工品的激活关系到飞行器的点火，对飞行器发射起到至关重要的作用，关系到发射的成败。因此飞行器发射过程中火工品激活通路的电阻检查是确保安全发射的关键环节。

目前飞行器发射系统对火工品等微小电阻检测方法，是通过在系统集成前，采用专用检测仪器对火工品状态进行具体的检查。系统集成后，在发射前，通过地面设备对火工品激活通路进行在线的定性检查，判断火工品激活通路的通断状态，而无法对通路的电阻进行实时在线测试和检查。

少数的地面设备具有对火工品激活通路的电阻进行定量检查的功能，检测方法主要有如下几种，均有不足之处：

恒流源激励检测法，采用恒流源作为检测回路的激励源，采集待测电阻两端的电压，通过公式R＝U/I，计算出待测电阻值。此方法需要用到恒流源，恒流源电路结构复杂，可靠性低，高精度恒流源价格昂贵。且恒流源抗干扰能力弱，测试结果容易受到干扰。

高精度AD检测法：在检测回路中串接一个标称电阻R_标称，标称电阻两端的电压作为AD的基准电压，待测电阻R_被测两端的电压作为AD的检测电压。通过公式计算出待测电阻阻值。此方法对AD精度要求高，需要能够精确检测微伏级的低电压。而且当待测电阻出现异常，阻值大于标称电阻时，AD的模拟量输入电压将高于基准电压，会对AD芯片造成损伤。

多电压求解法：在检测回路串接一个标称电阻R_标称，检测标称电阻两端的电压U_标称，通过公式I＝U_标称/R_标称，计算出回路电流。再采集待测电阻两端电压U，通过公式：R_被测＝U/I，计算出待测电阻。该方法中，当出现干扰时，实际两次电压采集时刻的电流值并不恒定，通过此方法计算出来的待测电阻值精度和稳定性较差。

针对多电压求解法，目前需要一种提高被测阻值精度和稳定性的方案。

发明内容

本申请实施例提供一种电阻检测回路及方法，解决了现有技术多电压求解法计算的待测电阻阻值精度和稳定性差的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种电阻检测回路，用于测量待测电阻的阻值，包含与待测电阻顺序连接的第一测试模块和AD检测模块。还包含用于为检测回路供电的电压基准模块、连接在检测回路和地之间的标称电阻。所述第一测试模块，包含第一电压检测单元和第二电压检测单元。所述第一电压检测单元用于检测输入端连接待测电阻+标称电阻两端的电压。所述第二电压检测单元用于检测输入端连接标称电阻两端的电压。所述AD检测模块，用于读取第一电压检测单元和第二电压检测单元检测结果，并通过差值计算待测电阻的阻值。

在其中一个实施例中，还包含第二测试模块。所述第二测试模块，用于对第一电压检测单元和第二电压检测单元输出的电压进行差分放大。

在其中一个实施例中，所述第一电压检测单元和所述第二电压检测单元为同样放大倍数的仪表放大器。

优选地，还包含通路选择模块。所述通路选择模块，用于断开检测回路与待测电阻的连接。

优选地，还包含串接在电压基准模块与检测回路之间的限流电阻，用于保证检测回路电流小于设定阈值。

优选地，所述第二测试模块，包含运算放大器和电阻。所述运算放大器为轨对轨运算放大器。所述电阻为精度为0.1％的高精度电阻。

优选地，所述通路选择模块，为单刀双掷的电磁继电器。不进行测试时，继电器触点为断开状态。

第二方面，本申请实施例还提供一种电阻检测方法，使用第一方面任意一项实施例所述电阻检测回路，包含步骤：

计算待测电阻+标称电阻两端的电压作为第一测试电压；

计算标称电阻两端的电压作为第二测试电压；

计算第一测试电压和第二测试电压的差值作为待测电阻两端的电压；

根据欧姆定律，计算出待测电阻的阻值。

在其中一个实施例中，所述第一测试电压和所述第二测试电压在计算的同时对电压进行放大，得到的测试电压的放大倍数相同。

在其中一个实施例中，计算所述第一测试电压和所述第二测试电压的差值具体为对第一测试电压和第二测试电压进行差分放大。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请电路形式简单，能集成到现有地面设备中，在飞行器集成后，对火工品及整个激活通路的状态进行确认。能够测量火工品激活通路的具体电阻值，比传统的火工品激活通路的通断的定性判断更准确。本申请中没有直接检测火工品激活通路两端的低电压，而是引入了标称电阻，增大被测电压，能有效减小仪表放大器失调电压对测量结果的影响。检测电压通过了两级差分放大，有效减少了共模干扰对测试结果的影响。相对于传统的多电压采集法中分时测试两次电压，本申请实现对火工品激活通路检测回路中两个电压的同时采集，采用硬件的方法进行减法处理，通过一次采集就能得到待测电阻上的电压值，极大地提高了电路的抗干扰能力，使得测试电路能在恶劣的电磁环境下，保证测试的准确性和稳定性。

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为本申请实施例火工品激活通路电阻检测回路位置电路图；

图2为本申请实施例一种电阻检测回路电路图；

图3为本申请实施例另一种电阻检测回路电路图；

图4为本申请实施例一种电阻检测方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请实施例火工品激活通路电阻检测回路位置电路图。

如图1所示，本发明的电阻检测回路可集成在地面设备中，通过测量通路选择模块接通需要测试的火工品激活通路。通过电阻检测回路，一个火工品激活通路电阻检测单元可以分时测量多路火工品激活通路的电阻值。

图2为本申请实施例一种电阻检测回路电路图。

本申请实施例提供一种电阻检测回路，用于测量待测电阻的阻值，包含与待测电阻顺序连接的第一测试模块1和AD检测模块2。

还包含用于为检测回路供电的电压基准模块3、连接在检测回路和地之间的标称电阻4。

所述第一测试模块，包含第一电压检测单元11和第二电压检测单元12。

所述第一电压检测单元用于检测输入端连接待测电阻+标称电阻两端的电压。

所述第一电压检测单元与待测电阻和标称电阻的串联电路并联，用于测量待测电阻和标称电阻两端的电压。

所述第二电压检测单元用于检测输入端连接标称电阻两端的电压。

所述第二电压检测单元与变成电阻并联，用于测量标称电阻两端的电压。

在其中一个实施例中，所述第一电压检测单元和第二电压检测单元为同样放大倍数的仪表放大器。

例如，所述第一测试模块中的第一电压检测单元和第二电压检测单元均为仪表放大器，且设置成同样的放大倍数。

第一仪表放大器对火工品激活通路电阻(即待测电阻)R+标称电阻R2两端的电压进行放大，第二仪表放大器对标称电阻R2两端的电压进行放大。

在其中一个实施例中，还包含第二测试模块5。

所述第二测试模块，用于对第一电压检测单元和第二电压检测单元输出的电压进行差分放大。

优选地，所述第二测试模块，包含运算放大器和电阻。

例如，所述二第二测试模块由运放和4个电阻组成。运放优选轨对轨运算放大器，4个电阻优选高精度电阻。二级差分放大电路对仪表放大器1和仪表放大器2的输出电压进行差分放大。

所述AD检测模块，用于读取第一电压检测单元和第二电压检测单元检测结果，并通过差值计算待测电阻的阻值。还用于对二级差分放大电路输出的电压进行检测。

AD检测模块检测到的电压，即为待测电阻R两端的电压U_R放大后的值。通过公式：

可计算出待测电阻R的阻值。

U_基准为电压基准模块所提供的电压。

优选地，还包含通路选择模块6。所述通路选择模块，用于断开检测回路与待测电阻的连接。

优选地，所述通路选择模块，为单刀双掷的电磁继电器。不进行测试时，继电器触点为断开状态。

例如，所述通路选择模块，优选单刀双掷的小功率电磁继电器。不进行测试时，继电器触点为断开状态，检测电路与被测火工品激活通路实现电气隔离，不会对激活造成影响。进行火工品激活回路电阻测试时，继电器触点闭合，检测电路与被测火工品激活回路连接。

所述标称电阻，优选高精度电阻。由于检测电流低，被测火工品激活回路电阻两端的电压通常为毫伏级的电压，若由仪表放大器直接放大该电压，则仪表放大器的失调电压将会造成较大的测量误差。因此在检测回路中串接标称电阻，增大仪表放大器的输入电压，能够有效减小仪表放大器失调电压造成的测量误差。

优选地，还包含串接在电压基准模块与检测回路之间的限流电阻7，用于保证检测回路电流小于设定阈值。

所述限流电阻，优选高精度电阻，作为检测回路的限流电阻，保证检测回路电流限定在火工品的安全检测电流范围内。

图3为本申请实施例另一种电阻检测回路电路图。

所述基准电压模块，选择高精度的2.5V基准电压源ADR03，为检测回路提供2.5V基准电压U_基准，同时也为AD芯片提供基准电压。

所述通路选择模块，选用单刀双掷的小功率电磁继电器JRW-221MD。不进行测试时，继电器触点为断开状态，检测电路与被测火工品激活通路实现电气隔离，不会对激活造成影响。进行火工品激活通路电阻测试时，继电器触点闭合，检测电路与被测火工品激活通路连接。

所述限流电阻R1，选择365Ω的精度为0.1％的高精度电阻，作为检测回路的限流电阻，保证检测回路电流限定在火工品的安全检测电流范围内。

所述标称电阻R2，选择15Ω的精度为0.1％的高精度电阻。由于检测电流低，被测火工品激活回路电阻两端的电压通常为毫伏级的电压，若由仪表放大器直接放大该电压，则仪表放大器的失调电压将会造成较大的测量误差。因此在检测回路中串接标称电阻，增大仪表放大器的输入电压，能够有效减小仪表放大器失调电压造成的测量误差。因此在检测回路中串接了标称电阻R2，以此来提高被测电压至100mV左右。

所述第一测试模块中的第一电压检测单元和第二电压检测单元，均选用仪表放大器AMP04，且设置成同样的放大倍数。第一电压检测单元的仪表放大器对火工品激活通路电阻R+标称电阻R2两端的电压进行放大，第二电压检测单元的仪表放大器对标称电阻R2两端的电压进行放大。

优选地，所述运算放大器为轨对轨运算放大器。所述电阻为精度为0.1％的高精度电阻。

所述第二测试模块由运放N4、电阻R3、R4、R5和R6组成。运放选择轨对轨运算放大器OP284，电阻R3、R4、R5和R6选择精度为0.1％的高精度电阻。二级差分放大电路对仪表放大器1和仪表放大器2的输出电压进行差分放大。

所述AD检测模块，选择分别率为12位的AD芯片AD7998，对二级差分放大电路输出的电压进行检测。AD芯片N5检测到的电压，即为待测电阻R两端的电压UR放大后的值。通过公式计算出待测电阻R的阻值。

图4为本申请实施例一种电阻检测方法流程图。

本申请实施例还提供一种电阻检测方法，使用上述第一方面任意一项实施例所述电阻检测回路，包含步骤：

步骤110、计算待测电阻+标称电阻两端的电压作为第一测试电压；

通过第一测试模块中的第一电压检测单元测试待测电阻和标称电阻两端的电压。

步骤120、计算标称电阻两端的电压作为第二测试电压；

通过第一测试模块中的第二电压检测单元标称电阻两端的电压。

步骤130、计算第一测试电压和第二测试电压的差值作为待测电阻两端的电压；

例如，通过差分的形式计算第一测试电压和第二测试电压的差值作为待测电阻两端的电压。

步骤140、根据欧姆定律，计算出待测电阻的阻值。

在知道了待测电阻两端的电压之后，通过基准电压与待测电阻这条通路上所有电阻的比值，计算出此通路的电流，在通过欧姆定律R＝U/I，计算出待测电阻的阻值。

在其中一个实施例中，所述第一测试电压和第二测试电压在计算的同时对电压进行放大，得到的测试电压的放大倍数相同。

为确保计算的准确性，第一测试电压和第二测试电压的放大倍数相同。

在其中一个实施例中，计算第一测试电压和第二测试电压的差值具体为对第一测试电压和第二测试电压进行差分放大。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电阻检测回路，用于测量待测电阻的阻值，其特征在于，包含与待测电阻顺序连接的第一测试模块和AD检测模块；

还包含用于为检测回路供电的电压基准模块、连接在检测回路和地之间的标称电阻；

所述第一测试模块，包含第一电压检测单元和第二电压检测单元；

所述第一电压检测单元用于检测输入端连接待测电阻+标称电阻两端的电压；

所述第二电压检测单元用于检测输入端连接标称电阻两端的电压；

所述AD检测模块，用于读取第一电压检测单元和第二电压检测单元检测结果，并通过差值计算待测电阻的阻值。

2.根据权利要求1所述电阻检测回路，其特征在于，还包含第二测试模块；

所述第二测试模块，用于对第一电压检测单元和第二电压检测单元输出的电压进行差分放大。

3.根据权利要求1所述电阻检测回路，其特征在于，所述第一电压检测单元和所述第二电压检测单元为同样放大倍数的仪表放大器。

4.根据权利要求1所述电阻检测回路，其特征在于，还包含通路选择模块；

所述通路选择模块，用于断开检测回路与待测电阻的连接。

5.根据权利要求1所述电阻检测回路，其特征在于，还包含串接在所述电压基准模块与检测回路之间的限流电阻，用于保证检测回路电流小于设定阈值。

6.根据权利要求2所述电阻检测回路，其特征在于，所述第二测试模块，包含运算放大器和电阻；

所述运算放大器为轨对轨运算放大器；

所述电阻为精度为0.1％的高精度电阻。

7.根据权利要求4所述电阻检测回路，其特征在于，所述通路选择模块，为单刀双掷的电磁继电器；

不进行测试时，继电器触点为断开状态。

8.一种电阻检测方法，其特征在于，使用权利要求1-7任意一项所述电阻检测回路，包含步骤：

计算待测电阻+标称电阻两端的电压作为第一测试电压；

计算标称电阻两端的电压作为第二测试电压；

计算第一测试电压和第二测试电压的差值作为待测电阻两端的电压；

根据欧姆定律，计算出待测电阻的阻值。

9.根据权利要求8所述电阻检测方法，其特征在于，所述第一测试电压和所述第二测试电压在计算的同时对电压进行放大，得到的测试电压的放大倍数相同。

10.根据权利要求8所述电阻检测方法，其特征在于，计算所述第一测试电压和所述第二测试电压的差值具体为对第一测试电压和第二测试电压进行差分放大。