[發明專利]平衡電橋

有效

• 申請號: 201210110284.0
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102662109A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 胥飛
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R17/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

1.一種平衡電橋，其特征在于，包括一輸入信號源、一參考阻抗、一待測阻抗、一電橋平衡模塊和一平衡控制模塊；

所述待測阻抗通過所述參考阻抗連接在所述輸入信號源，用于獲得電流矢量；

所述電橋平衡模塊包括參考阻抗電流提取單元和待測阻抗電流提取單元，用于向所述平衡控制模塊提供電橋輸出電壓；

所述參考阻抗電流提取單元耦合至所述參考阻抗的兩端，所述待測阻抗電流提取單元耦合至所述待測阻抗的兩端，所述參考阻抗電流提取單元和待測阻抗電流提取單元的輸出端口均為電橋輸出電壓輸出端口；

所述平衡控制模塊包括電壓檢測模塊、反饋電路模塊和單片機；

所述電壓檢測模塊的一端與所述電橋輸出電壓輸出端口相連，另一端連接在所述單片機，用于檢測所述電橋輸出電壓是否為零，并將檢測結果傳送至所述單片機；

所述單片機一端與所述電壓檢測模塊相連，另一端連接在所述反饋電路模塊，所述反饋電路模塊耦合至所述待測阻抗電流提取單元，形成一控制鏈路，用于在所述電橋輸出電壓不為零時，對所述待測阻抗電流提取單元進行電壓反饋，實現電橋平衡。

2.根據權利要求1所述的平衡電橋，其特征在于：所述輸入信號源為數字合成直接波形發生器，其與所述單片機相連，并在所述單片機控制下，為所述參考阻抗提供輸入電流。

3.根據權利要求1所述的平衡電橋，其特征在于：所述待測阻抗的一端連接所述參考阻抗，另一端的連接方式選自接地、懸浮或與其他阻抗串聯的其中一種。

4.根據權利要求1所述的平衡電橋，其特征在于：所述參考阻抗電流提取單元進一步包括一差分放大器和一參考電流提取電阻；所述差分放大器的兩個輸入端分別連接在所述參考阻抗的兩端，用于獲得所述參考阻抗上的電壓，輸出端與所述參考電流提取電阻相連；所述參考電流提取電阻一端連接在所述差分放大器的輸出端，?另一端與所述電橋輸出電壓輸出端口相連，用于獲得所述參考阻抗上的參考電流。

5.根據權利要求1所述的平衡電橋，其特征在于：所述待測阻抗電流提取單元進一步包括一同相調制器、一正交相調制器、一同相電流提取電阻以及一正交相電流提取電容；所述同相調制器的第一和第二輸入端分別連接在所述待測阻抗的兩端，用于獲得所述待測阻抗上的同相電壓，所述同相調制器的輸出端通過所述同相電流提取電阻連接在所述電橋輸出電壓輸出端口，所述同相調制器的第三輸入端連接在所述反饋電路模塊，用于獲得所述反饋電路模塊的第一控制電壓；所述正交相調制器的第一和第二輸入端分別連接在所述待測阻抗的兩端，用于獲得所述待測阻抗上的正交相電壓，所述正交相調制器的輸出端通過所述正交相電流提取電容連接在所述電橋輸出電壓輸出端口，所述同相調制器的第三輸入端連接在所述反饋電路模塊，用于獲得所述反饋電路模塊的第二控制電壓。

6.根據權利要求4或5所述的平衡電橋，其特征在于：所述差分放大器的差分輸入端與所述同相調制器和所述正交相調制器的第一和第二輸入端的連接方式均相反。

7.根據權利要求1所述的平衡電橋，其特征在于：所述電壓檢測模塊進一步包括依次相連的幅值檢測電路和模數轉換器，通過幅值檢測方式，檢測電橋是否平衡。

8.根據權利要求7所述的平衡電橋，其特征在于：所述幅值檢測電路進一步包括依次相連的一乘法器和一低通濾波器；所述低通濾波器通過所述模數轉換器連接在所述單片機。

9.根據權利要求1所述的平衡電橋，其特征在于：所述反饋電路模塊進一步為一數模轉換器，通過所述單片機控制所述數模轉換器，對所述待測阻抗電流提取單元進行電壓反饋。

10.根據權利要求5所述的平衡電橋，其特征在于：所述同相調制器的第一控制電壓的值對應所述待測阻抗的阻值的實部，所述正交相調制器的第二控制電壓的值對應所述待測阻抗的阻值的虛部。