筒弹弹上电阻自适应测量装置及方法_2

文档序号:9785932阅读:来源:国知局
所述放大电路的输入端与所述测试通道上的采样端连接,所述通道控制模块的输出端与所述通道/接口模块的控制端连接,用于控制通道/接口模块内的通道/接口断开或闭合;所述放大电路用于将采样的信号进行放大处理,放大电路的信号输出端与所述模数转换电路的信号输入端连接;所述模数转换电路的信号输出端与电阻处理和显示单元的信号输入端连接,模数转换电路用于将放大后的模拟信号转换为数字信号后,传输给电阻处理和显示单元处理并将电阻的值进行显示,所述电阻处理和显示单元一般包括一个处理器和一个人机交互模块,处理器用于计算,人机交互模块用于显示数据,其中图2是对图1的进一步细化,也是本发明所述装置的一种原理框图。
[0018]如图3所示,所述恒流源包括电源模块U14,所述电源模块U14使用LT3092,所述LT3092的I脚依次经电阻R55、电阻R54后与所述LT3092的2脚连接,电容C96与电阻R55并联;所述LT3092的3脚接+5V电源,电容C95的一端接所述LT3092的3脚,电容C95的另一端与所述电阻R54与电阻R55的结点。
[0019]恒流源电路主要用来测量小电阻,考虑到被测产品火工品的特性,恒流源电流必须小于起爆电流,而且必须稳定可靠。电路中采用凌特公司的LT3092两端可编程电流源集成芯片,相比于分立器件具有更高的稳定性。该芯片具有较宽的输入电压范围,从1.2V到40V。通过简单的配置外围的两个电阻比值,就能得到想要的输出电流值,电路易于实现。
[0020]LT3092可在未使用输入和输出电容器的情况下实现稳定电流输出,并提供了高DC和AC阻抗。此特点使得该器件能够在本质安全应用中运作,符合本设备测量火工品的特征。这款器件的SET引脚具有1%初始准确度和低温度系数,能够保证本测量设备在温度变化中保持较高的稳定性。电流调节性能优于10ppm/V (在1.5V至40V的电压范围)1T3092能够在一种两端电流源配置中运作(与信号线串联)。它非常适合用来驱动电源,并作为一个用于局部电源的精准电流限制器。该器件的内部保护电路包括反向电池和反向电流保护、电流限制和热限制。
[0021]如图4所示,所述恒压源包括放大器U19和电压源U20,所述放大器U19使用0P97型放大器,所述电压源U20使用LTC6655型电压源,所述U20的I脚和2脚接+5V电源,所述U20的3脚和4脚接地,+5V电源与地之间设有滤波电容C81,所述U20的5脚和8脚接地,所述U20的6脚和7脚合并后与所述U19的3脚连接,电容C82连接在所述U20的输出端与地之间;所述U19的I脚、5脚和8脚悬空,所述U19的2脚接U19的6脚,所述U19的6脚为所述恒压源的电压输出端。
[0022]恒压源电路同样采用凌特公司的LT6655系列芯片,该芯片输出电压为3.3V。LTC6655是一个精准带隙电压基准的完整系列,可提供卓越的噪声和漂移性能。其低噪声和低漂移非常适合于仪表和测试设备所要求的高分辨率测量。而且LTC6655在-40 °C至125 °C温度范围,有着出色的温度特性,能够提升本设备在宽温度范围内较高的测量精度。先进的曲率补偿功能使得该带隙基准能够实现一个少于2ppm/°C的漂移和一个可预知的温度特性、以及一个达土0.025%的输出电压准确度,从而降低或免除了进行校准的需要。LTC6655可由低至比输出电压高500mV的电压来供电,也可以从高达13.2V的电压来供电,电路设计极为简单。出色的负载调节以及供应和吸收能力、再加上超卓的电压抑制性能,因而在很宽的运作范围内提供一致的性能。
[0023]LT6655外围电路极其简单,为了使其更稳定的工作,输入输出端个各并联一个电容。考虑到LT665输出负载能力,系统后级加入电压跟随电路,采用运放0P97实现,0P97是工业标准精密放大器0P-07的低功耗型替代产品,其性能符合0P07所设定的标准,而电源电流仅为600μΑ,不到后者的1/6。失调电压低至25 yV,温度漂移小于0.6μν/ °C。在大多数电路中,不需要外部失调调整。相对于0P07,该器件在多个方面做了改进。突出之处是偏置电流,它在整个军用温度范围内始终低于250 ρΑο
[0024]如图5所示,所述放大电路包括放大芯片U16以及放大芯片U18,所述放大芯片U16使用AD620,所述放大芯片U18使用0P97,电阻R107的一端为所述放大电路的一个输入端,电阻R107的另一端分成三路,第一路与U16的2脚连接,第二路经电容C128与U16的3脚连接,第三路依次经电容C126、电容C127与U16的3脚连接;电阻R108的一端为所述放大电路的另一个输入端,电阻R108的另一端与U16的3脚连接;U16的I脚经电阻R57与U16的8脚连接;U16的4脚接地;Ul 6的6脚为所述放大电路的输出端;U16的7脚接+5V电源,且滤波电容C90和电容C91并联在该引脚上;U18的I脚、5脚和8脚悬空;U18的2脚与6脚合并后接U16的5脚;电源依次经电阻R62、电阻R63后接地,所述Ul8的3脚接电阻R62与电阻R63的结点,所述Ul8的4脚接地,所述Ul 8的3脚与4脚之间并联有电容C94。
[0025]放大电路主要用于测量小电阻,将小电阻上微弱电压放大。而放大电路的精度和线性度决定整个电阻测量的一个准确度,温度特性亦关系着整个系统的温度稳定性。系统中采用ADI公司的AD620集成芯片作为放大电路核心。AD620是一款高精度仪表放大器,仅需要一个外部电阻来设置增益,增益范围I至10000。此外AD620最大工作电流仅1.3mA,拥有有较小的功耗,能够减小电池系统压力,提升设备续航能力。
[0026]AD620具有很高的精度,最大非线性误差仅为40ppm,而且失调电压最大也只有50μV,失调漂移也只有0.6μV/ °C。由于AD620采用Superfeta处理,因此可以实现最大InA的低输入偏置电流。AD620在IKHz时具有9 nVATHz的低输入电压噪声,在0.1Hz到1Hz带宽上噪声为0.28μV峰峰值,输入电流噪声为0.ΙρΑΑΓΗζ。以上特性均能保证放大电路的高线性度和高稳定性,加上AD620成本较低,足以实现多通道的使用。
[0027]由于系统采用锂电池供电,为单极性电源,为了避免复杂的电源转换电路,通过电压跟随电路提供给放大电路2.5V的偏置电压。
[0028]如图6所示,所述模数转换电路包括模数转换芯片U12和电压源芯片Ull,所述电压源芯片Ull采用LTC6655,所述模数转换芯片U12采用ADS1243,所述U12的I脚接电源,2脚和3脚接晶振;所述U12的4脚经电阻R72与电阻处理和显示单元的相应端口连接;所述U12的6脚接地,所述U12的地与电源之间设有滤波电容;所述U12的7-13脚为所述模数转换电路的信号输入端;所述U12的14脚和15脚接地;所述U12的16脚-20脚分别经电阻后与电阻处理和显示单元的相应端口连接;所述Ul I的I脚和2脚接+5V电源,所述Ul I的3脚和4脚接地,+5V电源与地之间设有滤波电容C98,所述Ull的5脚和8脚接地,所述Ull的6脚和7脚合并后与所述Ul 2的5脚连接,电容C99并连接在所述Ul I的输出端与地之间。
[0029]模数转换电路采用德州仪器公司的ADS1243芯片构成。ADS1243是一款高精度,宽动态范围,Α-Σ,模数(A/D)转换器,此转换器的运行电压为2.7V至5.25V并具有24位分辨率。此△ -Σ,A/D转换器能提供最高24位的无丢码性能并且其有效分辨率为21位。可选择内部缓冲来为到程控放大器的直接连接或者低水平电压信号提供一个非常高的输入阻抗。此可编程增益放大器(PGA)提供I到128间的可选增益,在测量微小信号时能够弥补放大电路倍数不够的问题,且易于通过编程实现。
[0030]ADS1243具有8个模拟数据通道,内部通过多路开关选通,通过软件编程ADS1243可以测量任意两模拟接口之间的电压差,能够很好的满足本系统中需要多点测量的要求。另夕卜,芯片内部含一个8位模数转换器(DAC),其能提供一个FSR(满刻度范围)50%的偏
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