[发明专利]一种测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及充电电池及其管理系统。

背景技术

酒精、CO、H₂S等各种气敏传感器、温湿度传感器等采用传统工艺制备的传感器因为灵敏度低(一般只有10左右)、响应速度慢(一般10-60秒)，正被采用微纳米材料研制的各种高性能传感器以极高灵敏度(高达10万)、极快的响应速度(小于10ms)等无可比拟的优越特点取代，尤其是现代物联网技术的迅速发展，更是使这些物联网前端新型传感器件备受关注，需求大增，各级科研机构纷纷研制、改良各类传感器，然而他们却都是使用传统的传感器测量仪器进行测量、分析，而这些仪器已经不能适应现代微纳米传感器的特点了。

传统的传感器测量原理是采取电阻分压测量原理，即传感器与基准电阻串联分压，通过测量分压值来推算传感器电阻值。例如，普通高等院校机电类规划教材《检测与转换技术》第三版机械工业出版社(书号ISBN 7-111-03106-7)，第八章第二节气敏传感器第五小节基本测试电路(217页)，其测量原理图如图3所示就是这种分压式测量原理，从图中可以通过公式计算传感器QM-N5的电阻Rs＝UcR_L/U_RL-R_L(式中R_L是基准电阻，Uc是测试电压源，U_RL是取样电压)。又如，甘肃科学学报《半导体气敏传感器及其阵列的检测技术研究》(2009)、仪表技术与传感器《基于ARM的高阻气敏传感器测试电路》(2006)等论文，河南上市公司汉威电子公司生产的“HW-C30A气体传感器测试仪”，也都是采取这种分压式原理测量的。这种方式的测量导致以下几大问题，并引起测量结果的极大误差：

一是动态测量结果精度低，分压的结果直接导致A/D转换的精度降低50％，而且现在的微纳米传感器灵敏度已经达到数千甚至数万倍，此方式的测量导致如此大的动态摆幅情况下顾头不顾尾，如反应前测量误差为1％，而反应灵敏度若为100则反应后的测量误差就高达1％＊100＝100％，因此动态测量精度很低，远远低于所标称的满度的精度；

二是微纳米传感器的电阻值范围极宽，大到千兆欧以上，用这种分压方式测量势必要选择上千兆的精密基准电阻，而常规精密电阻的范围限于2兆欧以下，这种大阻值的精密电阻实际上做不出来或者要采用极为昂贵材料和特殊工艺制作，故无法实现测量；

三是传感器测量电压的不确定性，而微纳传感器研究和测试时需要明确的测试电压，也就是说若使用5V电压测量时，实际加在传感器上的电压是个动态不确定值，而不是5V。从图3可知，可以导出传感器上的电压Us＝Uc＊Rs/(R_L+Rs)，显然加在传感器上的电压Us会随着传感器电阻反应前后的变化而大幅度变化，因此，利用这种电路测量的结果将直接误导微纳米传感器实验的研究结果和方向。

此外，传统传感器测量仪器大多采取手工换挡解决测量范围问题，显然手工换挡无法解决传感器电阻值在反应时大范围快速变化的测量换挡要求(因为反应速度很快)；业界偶尔也有采取自动换挡的，换挡的原理一般是采用继电器切换精密基准电阻(不用电子开关是因为其存在导通电阻而减低精度)，继电器固有的动作速度通常为10ms左右，若有8档，则可能需要试测8次、历时8＊10ms＝80ms才能寻到需要的档位，限制了换挡速度。实际上要跟上微纳米传感器10ms的反应速度，测量速度至少应该在1ms，才能反映出其变化的细节。

传感器和控制信号测量一般需要很低频信号和直流信号进行测量，因此，测量电路的零点及其漂移问题也成为一个关键性问题，而通常采取的方法是手工调整。目前如何有效、实用地解决测量电路、放大器的零点及其漂移问题是一个难题。

由上可知，现有测量技术远远达不到现代微纳米传感器的研究要求。

另外，传感器或其它电路、器件常常需要测量微小电压和微小电流信号，它们在测量中同样需要动态测量精度问题、微小电压或电流的测量基准问题。

本发明致力于研制适用于现代微纳米传感器测量仪器的关键技术——现代微纳米传感器测量电路。

发明内容

鉴于上述，本发明提供一种并行快速档位、测量合理、结果准确、可靠的一种测量电路。

一种测量电路，其特征在于：

包括由待测电阻Rs、反馈电阻Rf、放大器AR1组成第一级反相放大器，所述待测电阻Rs的一端与所述反馈电阻Rf的一端连接到所述放大器AR1的反相输入端，所述反馈电阻Rf的另一端连接到所述放大器AR1的输出端；