1.本发明涉及电路测量技术领域，具体为一种解决三线制固有误差的测量电路及方法。
背景技术：2.传统的三线制测量方法，可见说明书附图2中的电路，其中iexc为恒流源；r1、r2、r0为芯线电阻；r2、r1为被测量电阻；rref为参考标准电阻，在测量r2、r1两端电压和电阻比值时，激励电流iexc，流经r2，r2，r1，r1，rref，到地，r2两端的电压u2_1＝u2-u1＝iexc*(r2+r2)；r1两端的电压u1_0＝u1-u0＝iexc*(r1+r1)；rref两端电压uref＝iexc*rref；同时，r2＝rref*u2_1/uref
–
r2；r1＝rref*u1_0/uref
–
r1；由于由于无法测量r1和r2，我们会近似认为：r2＝rref*u2_1/uref；r1＝rref*u1_0/uref；r2/r1＝u2_1/u1_0；也就是，r1测量值的是r1和r1之和，r2的测量值是r2和r2之和，这样就产生一个固有误差r1、r2无法剔除，从而无法获得高精度的数据，导致后期的个数据计算产生较大误差；同时五芯测量法在布线距离较长和布线点较多时，对于经济消耗非常大，成本高。因此亟需发明一种高精度且能够降低成本的测量电路和方法。
技术实现要素：3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
5.因此，本发明解决的技术问题是：现有的三线制的测量电路和方法无法测量r1和r2，进而会产生一个固有的误差r1和r2，以及无法满足长距离多布点的电路低成本需求的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种解决三线制固有误差的测量电路，包括：
7.开关模块，所述开关模块包括第一电子开关k1、第二电子开关k2、第三电子开关k3和第四电子开关k4，所述第一电子开关k1一端b连接所述第四电子开关k4一端g，所述第二电子开关k2一端c连接所述第一电子开关k1一端a，所述第二电子开关k2一端d连接所述第三电子开关k3一端f；
8.恒流源，所述恒流源包括第一恒流源iexc1和第二恒流源iexc2；
9.所述开关模块与所述恒流源电连接。
10.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量电路的一种优选方案，其中：所述第二恒流源iexc2分别连接所述第四开关k4另一端h与所述第三电子开关k3一端e。
11.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量电路的一种优选方案，其中：还包括测量电阻模块，所述测量电阻模块包括第一测量电阻r1和第二测量电阻r2，所述第一测
量电阻r1一端j连接所述第二测量电阻r2一端m。
12.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量电路的一种优选方案，其中：所述第一测量电阻r1一端i连接所述第四开关k4一端g，另一端j还连接所述第一恒流源iexc1。
13.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量电路的一种优选方案，其中：所述第二测量电阻r2一端m连接于所述第一恒流源iexc1，另一端n连接第三电子开关k3一端f。
14.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量电路的一种优选方案，其中：还包括参考电阻rref，所述参考电阻rref连接所述第一电子开关k1一端a和所述第二电子开关k2一端c。
15.一种解决三线制固有误差测量方法，包括：
16.控制开关模块的开合，改变第一恒流源iexc1和第二恒流源iexc2的流向；
17.分别测量第一测量电阻r1和第二测量电阻r2的电压；
18.断开开关模块，计算电阻比值。
19.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量方法的一种优选方案，其中：所述控制开关模块的开合，包括：
20.同时闭合所述第一电子开关k1和第三电子开关k3或同时闭合第二电子开关k2和第四电子开关k4。
21.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量方法的一种优选方案，其中：所述第二测量电阻r2的电压为：
22.u2_0＝u2-u0＝iexc2*r2+iexc2*r2
–
iexc1*r0＝iexc2*r2
23.设定iexc2＝iexc1，芯线长度相等，即r0＝r2；
24.所述第一测量电阻r1的电压为：
25.u1_0＝u1-u0＝iexc2*r1+iexc2*r2
–
iexc1*r0＝iexc2*r1
26.设定iexc2＝iexc1，芯线长度相等，即r0＝r1。
27.作为本发明所述的解决三线制固有误差的测量方法的一种优选方案，其中：所述电阻比值为：
28.uref＝(iexc1+iexc2)*rref＝2*iexc2*rref
29.r2＝2*rref*u2_0/uref；
30.r1＝2*rref*u1_0/uref
31.r2/r1＝u2_0/u1_0
32.本发明的有益效果：提供一种高精度切换电路使得测量精度提高，解决了固有误差无法消除从而影响测量结果的问题；减少了布线数量，有效降低了布线以及测量成本，从而更适合于大工程的应用，经济效益明显。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
34.图1为本发明一个实施例提供的一种解决三线制固有误差测量的电路的整体结构
示意图；
35.图2为本发明一个实施例提供的一种原始三线制测量电路的整体结构示意图；
36.图3为本发明一个实施例提供的一种解决三线制固有误差测量方法的一种测量方式及电流流向示意图；
37.图4为本发明一个实施例提供的一种解决三线制固有误差测量方法的另一种测量方式及电流流向示意图。
具体实施方式
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
39.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
40.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
41.本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
42.同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.实施例1
45.参照图1～2，为本发明的一个实施例，提供了一种解决三线制固有误差的测量电路，包括：
46.开关模块，开关模块包括第一电子开关k1、第二电子开关k2、第三电子开关k3和第四电子开关k4，第一电子开关k1一端b连接第四电子开关k4一端g，第二电子开关k2一端c连接第一电子开关k1一端a，第二电子开关k2一端d连接第三电子开关k3一端f；
47.恒流源，恒流源包括第一恒流源iexc1和第二恒流源iexc2；
48.开关模块与恒流源电连接。
49.应说明的是，设置有四个电子开关，在根据测量需要时，可以进行开闭控制，从而
达到快速切换电路进行测量的效果，并实现对2路恒流源流向的转换作用。恒流源能够提供一个稳定的电流用以保证其它电路稳定工作的基础。
50.更进一步的，第二恒流源iexc2分别连接第四开关k4另一端h与第三电子开关k3一端e。
51.更进一步的，还包括测量电阻模块，测量电阻模块包括第一测量电阻r1和第二测量电阻r2，第一测量电阻r1一端j连接第二测量电阻r2一端m。
52.更进一步的，第一测量电阻r1一端i连接第四开关k4一端g，另一端j还连接第一恒流源iexc1。
53.更进一步的，第二测量电阻r2一端m连接于第一恒流源iexc1，另一端n连接第三电子开关k3一端f。
54.更进一步的，还包括参考电阻rref，参考电阻rref连接第一电子开关k1一端a和第二电子开关k2一端c。
55.应说明的是，此高精度测量电路，用来测量三线差阻式传感器的r2和r1以及电阻比r2/r1，误差通常取决于芯线的电阻值之差，而本发明芯线长度相等，因此芯线的电阻值之差非常微小，可以忽略不计，在电流流向和芯线选择的共同作用下，使得r0＝r2以及r0＝r1，达到的效果能完全满足工程应用。同时图2中现有的电路线需要5根，现在只需三根就足以，在一般情况下使用线长为500米左右，相较于传统的五芯测量方法，可以节省芯线成本，当布线距离较长，布线点较多时，经济效益尤为明显，一组能最少降低400元成本，而公司一年销售最少2000套，一年的成本支出能够至少节省80万元。
56.实施例2
57.参照图3～4，为本发明的一个实施例，提供了一种解决三线制固有误差的测量方法，包括，
58.控制开关模块的开合，改变第一恒流源iexc1和第二恒流源iexc2的流向；
59.更进一步的，控制开关模块的开合，包括：
60.同时闭合第一电子开关k1和第三电子开关k3或同时闭合第二电子开关k2和第四电子开关k4。
61.应说明的是，参考图3，当k1、k3闭合时，激励电流iexc2＝1ma，图中实线箭头，流经k3，r2，r2，r1，r1，k1，rref，到地，激励电流iexc1＝1ma，图中虚线箭头，流经r0，r1，r1，k1，rref到地，形成一个串联的回路。
62.应说明的是，参考图4，当k2、k4闭合时，激励电流iexc2＝1ma，图中实线箭头，流经k4，r1，r1，r2，r2，k2，rref，到地，激励电流iexc1＝1ma，图中虚线箭头，流经r0，r2，r2，k2，rref，到地，形成一个串联的回路。
63.分别测量第一测量电阻r1和第二测量电阻r2的电压；
64.具体的，第二测量电阻r2的电压为：
65.u2＝iexc2*(r2+r2)+u01
66.u0＝iexc1*r0+u01
67.u2_0＝u2-u0＝iexc2*r2+iexc2*r2
–
iexc1*r0＝iexc2*r2
68.由于iexc2＝iexc1，芯线长度相等，即r0＝r2，因此测得u2_0，就是r2两端的电压。
69.具体的，第一测量电阻r1的电压为：
70.u1＝iexc2*(r1+r1)+u01
71.u0＝iexc1*r0+u01
72.u1_0＝u1-u0＝iexc2*r1+iexc2*r2
–
iexc1*r0＝iexc2*r1
73.由于iexc2＝iexc1，芯线长度相等，即r0＝r1，因此测得u1_0，就是r1端的电压。因此，避免了固有误差的出现。
74.更进一步的，断开开关模块，此时测量完成，计算电阻比值。
75.具体的，电阻比值计算过程为：
76.uref＝(iexc1+iexc2)*rref＝2*iexc2*rref
77.r2＝2*rref*u2_0/uref；
78.r1＝2*rref*u1_0/uref
79.r2/r1＝u2_0/u1_0
80.通过上述电路及方法，对开关模块的控制进行切换测量并采用长度相等的芯线解决了r1、r2出现的电阻值之差的固有误差，同时减少了芯线的布局从而大大提高了经济效益。
81.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
技术特征：1.一种解决三线制固有误差的测量电路，其特征在于，包括：开关模块，所述开关模块包括第一电子开关k1、第二电子开关k2、第三电子开关k3和第四电子开关k4，所述第一电子开关k1一端(b)连接所述第四电子开关k4一端(g)，所述第二电子开关k2一端(c)连接所述第一电子开关k1一端(a)，所述第二电子开关k2一端(d)连接所述第三电子开关k3一端(f)；恒流源，所述恒流源包括第一恒流源iexc1和第二恒流源iexc2；所述开关模块与所述恒流源电连接。2.如权利要求1所述的解决三线制固有误差的测量电路，其特征在于：所述第二恒流源iexc2分别连接所述第四开关k4另一端(h)与所述第三电子开关k3一端(e)。3.如权利要求1或2所述的解决三线制固有误差的测量电路，其特征在于：还包括测量电阻模块，所述测量电阻模块包括第一测量电阻r1和第二测量电阻r2，所述第一测量电阻r1一端(j)连接所述第二测量电阻r2一端(m)。4.如权利要求3所述的解决三线制固有误差的测量电路，其特征在于：所述第一测量电阻r1一端(i)连接所述第四开关k4一端(g)，另一端(j)还连接所述第一恒流源iexc1。5.如权利要求4所述的解决三线制固有误差的测量电路，其特征在于：所述第二测量电阻r2一端(m)连接于所述第一恒流源iexc1，另一端(n)连接第三电子开关k3一端(f)。6.如权利要求4或5所述的解决三线制固有误差的测量电路，其特征在于：还包括参考电阻rref，所述参考电阻rref连接所述第一电子开关k1一端(a)和所述第二电子开关k2一端(c)。7.一种解决三线制固有误差测量方法，其特征在于：控制开关模块的开合，改变第一恒流源iexc1和第二恒流源iexc2的流向；分别测量第一测量电阻r1和第二测量电阻r2的电压；断开开关模块，计算电阻比值。8.如权利要求7所述的解决三线制固有误差测量方法，其特征在于：所述控制开关模块的开合，包括：同时闭合所述第一电子开关k1和第三电子开关k3或同时闭合第二电子开关k2和第四电子开关k4。9.如权利要求8所述的解决三线制固有误差测量方法，其特征在于：所述第二测量电阻r2的电压为：u2_0＝u2-u0＝iexc2*r2+iexc2*r2
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iexc1*r0＝iexc2*r2设定iexc2＝iexc1，芯线长度相等，即r0＝r2；所述第一测量电阻r1的电压为：u1_0＝u1-u0＝iexc2*r1+iexc2*r2
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iexc1*r0＝iexc2*r1设定iexc2＝iexc1，芯线长度相等，即r0＝r1。10.如权利要求8或9所述的解决三线制固有误差测量方法，其特征在于：所述电阻比值为：uref＝(iexc1+iexc2)*rref＝2*iexc2*rrefr2＝2*rref*u2_0/uref；r1＝2*rref*u1_0/uref
r2/r1＝u2_0/u1_0 。
技术总结本发明公开了一种解决三线制固有误差的测量电路，其特征在于，包括，开关模块，所述开关模块包括第一电子开关K1、第二电子开关K2、第三电子开关K3和第四电子开关K4，所述第一电子开关K1一端b连接所述第四电子开关K4一端g，所述第二电子开关K2一端c连接所述第一电子开关K1一端a，所述第二电子开关K2一端d连接所述第三电子开关K3一端f；恒流源，所述恒流源包括第一恒流源Iexc1和第二恒流源Iexc2；所述开关模块与所述恒流源电连接。本发明公开了一种解决三线制固有误差的测量电路及方法使得测量精度提高，解决了固有误差无法消除从而影响测量结果的问题；减少了布线数量，有效降低了布线以及测量成本，从而更适合于大工程的应用，经济效益明显。经济效益明显。经济效益明显。
技术研发人员：高振东 许永金 邵灿辉 李金阳 李书明 查银朋 蔡堃 卓四明 倪维东
受保护的技术使用者：南京河海南自水电自动化有限公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2022/7/5
