[发明专利]一种不平衡惠斯通电桥装置及其测定方法

权利要求书

1.一种不平衡惠斯通电桥装置，其特征在于，包括电源、电桥组件、数字电位器、同相放大器、电压跟随器、与电源相连的控制系统；

电桥组件包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、数字电位器、第一探针、第二探针、标准电阻，第一探针与第二探针构成检测接口且检测接口能与标准电阻或待测电阻相连，检测接口与第三电阻串联并构成电桥第一臂，第二电阻与第四电阻串联并构成电桥第二臂，电桥第一臂与电桥第二臂并联，所述电桥第一臂的两端、电桥第二臂的两端分别与电源相连；

所述数字电位器包括供电接口、通讯接口、第一引脚、与数字电位器内滑动点相连的第二引脚、第三引脚，所述供电接口与电源相连，所述通讯接口用于与控制系统相连，所述第一引脚与第二探针相连，第二引脚接地，第三引脚与电桥第二臂相连且第三引脚与电桥第二臂的连接点位于第二电阻与第四电阻相连的导线上；

同相放大器的正极与电桥第二臂相连且同相放大器的正极与电桥第二臂的连接点位于第二电阻与第四电阻相连的导线上，同相放大器的负极与电桥第一臂相连且同相放大器的负极与电桥第一臂的连接点位于第三电阻与第二探针相连的导线上，同相放大器的负极与电桥第一臂相连的导线上设置有第七电阻；

同相放大器的负极与同相放大器的输出端相连且同相放大器的负极与同相放大器的输出端相连的导线上设置有第八电阻；

同相放大器的输出端与电压跟随器的正极相连，所述电压跟随器的负极与电压跟随器的输出端相连；

所述控制系统包括：

通信模块，其与数字电位器相连，用于控制数字电位器内滑动点的位置；

模拟数字转换模块，其与电压跟随器的输出端相连，用于进行电压采集；

信号传输模块，其与模拟数字转换模块相连，用于实现信号的输出和输入。

2.根据权利要求1所述不平衡惠斯通电桥装置，其特征在于，所述电源包括惠斯通电桥电源部分、第二电源部分，所述惠斯通电桥电源部分与电桥组件相连且惠斯通电桥电源部分能为电桥组件供电；

所述第二电源部分分别与同相放大器、电压跟随器、控制系统相连且第二电源部分能为同相放大器、电压跟随器、控制系统供电；

所述控制系统还包括：

开关控制模块，其与惠斯通电桥电源部分相连，用于对惠斯通电桥电源部分进行开闭控制。

3.根据权利要求1所述不平衡惠斯通电桥装置，其特征在于，还包括与信号传输模块相配合的信号接收器。

4.根据权利要求1所述不平衡惠斯通电桥装置，其特征在于，所述第八电阻的阻值大于第七电阻的阻值。

5.前述权利要求1~4任一项所述不平衡惠斯通电桥装置的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）调平

将标准电阻与检测接口相连；而后，控制系统通过其内的模拟数字转换模块采集电压跟随器输出端电压V3；通过控制系统调节数字电位器的比值K，至电压跟随器输出端电压V3为电桥组件两端电源电压VDC1的0.3~0.7倍，并通过如下公式（1）计算数字电位器的总阻值RT：

（1），

其中，R5=RT*K；R6= RT*(1-K)，RT为数字电位器的总阻值；

R2、R3、R4、R7、R8依次对应为第二电阻、第三电阻、第四电阻、第七电阻、第八电阻的阻值；在调平时，R1为标准电阻阻值；

（2）测定

待步骤（1）完成后，将标准电阻取下，将待测电阻与检测接口相连；而后，控制系统通过其内的模拟数字转换模块采集电压跟随器输出端电压V3'；

再将V3'替换步骤（1）中的V3，并带入公式（1）中，得到待测电阻R1'的阻值。

6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述步骤（1）中，进行调平时，R1、R2、R3、R4的阻值相等。

7.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述步骤（1）中，进行调平时，通过控制系统调节数字电位器的比值K，至电压跟随器输出端电压V3接近电桥组件两端电源电压VDC1的1/2。

8.根据权利要求7所述的测定方法，其特征在于，所述步骤（2）中，在对待测电阻进行测定时，K值与步骤（1）调平后结果保持一致。