本發(fā)明一般涉及測量電參數(shù)，并且更具體地涉及無觸點式(contactless)電阻測量。

背景技術(shù)：

在許多情況下，從遠(yuǎn)程測量位置跨越距離電阻的材料(或空氣)的間隙的無觸點式電阻測量是期望的。一個示例是測量掩埋在完全密封設(shè)備(例如，鋰離子電池組)中的熱敏電阻器的電阻。該電阻的無觸點式測量(在此也被稱為非接觸式(non-contact)測量)可以提供針對操作資格和遠(yuǎn)程系統(tǒng)的保護(hù)的信息(與溫度相關(guān))。許多其他應(yīng)用采用熱敏電阻器，這些應(yīng)用通過觸點實際上是不可訪問的，諸如汽車應(yīng)用中的流體溫度測量和旋轉(zhuǎn)機(jī)械諸如電動機(jī)繞組。

另一個示例是針對配置控制的電阻測量。如果掩埋在產(chǎn)品內(nèi)的電阻器通過外部無觸點式系統(tǒng)被測量，那么該測量結(jié)果可以提供產(chǎn)品配置的指示。例如，如果嵌入在高容量產(chǎn)品中的電阻器具有指示獨特信息(諸如批號、認(rèn)證、到期日期或其他參數(shù)信息(如電池單元的數(shù)量、容器尺寸、批次校準(zhǔn)信息))的電阻，那么該電阻的測量識別所述(多個)參數(shù)。

在其他情況下，接觸式電阻測量是可能的，但是是有問題的。一個示例是測量醫(yī)療流體的電阻。例如，血液/試劑混合物(例如，血液/葡萄糖混合物)的電阻可以與關(guān)于血液的有用信息(如血液/葡萄糖水平)有關(guān)。通過將混合物沉積在測試條上，然后該測試條通過連接器被插入儀表中來常規(guī)地執(zhí)行電阻測量。儀表使用電流源和電壓測量來確定血液/試劑混合物的電阻。然而，在足夠的測試周期后，連接器易于污染和最終失效。需要有效的材料和工藝成本來使在測試條與儀表連接器接口之間的連接器接口足夠穩(wěn)健以改善污染/失效問題。血液/試劑混合物電阻的成本有效的無觸點式測量可以有利地消除對連接器接口的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在描述的示例中，在未與電阻物理接觸/連接的情況下，測量該電阻。待測量的電阻元件被物理地連接為無源電路的一部分。在未物理接觸電阻元件的情況下，電磁場(E)被用于在無源電路中產(chǎn)生激勵。基于電磁場上的激勵的作用，確定電阻元件的電阻。

附圖說明

圖1示出根據(jù)示例實施例的非接觸式電阻測量的電路。

圖2示出根據(jù)示例實施例的支持非接觸式電阻測量的布置。

圖3示出根據(jù)示例實施例的支持測試數(shù)據(jù)采集的布置。

圖4示出根據(jù)示例實施例的測試數(shù)據(jù)采集操作。

圖5以圖形形式示出根據(jù)示例實施例的由測試數(shù)據(jù)采集操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫。

圖6示出根據(jù)示例實施例的獲得校準(zhǔn)關(guān)系的操作。

圖7示出根據(jù)示例實施例的非接觸式電阻測量操作。

具體實施方式

針對簡單且成本有效的無觸點式電阻測量，示例實施例利用LDC1000電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器的能力。該常規(guī)的測量設(shè)備購自德克薩斯儀器股份有限公司，并且其相應(yīng)的數(shù)據(jù)表通過引用并入本文。LDC1000被設(shè)計成測量渦流損耗以支持位置測量和接近度(proximity)測量。示例實施例識別LDC1000可以被用于獲得如以下詳細(xì)描述的遠(yuǎn)程電阻的精確的無觸點式測量。

參照圖1，并且如在LDC1000數(shù)據(jù)表中描述的，LDC1000對與金屬目標(biāo)(圖1中未示出)中的渦流損耗相關(guān)聯(lián)的“虛擬電阻”(Rs(d))進(jìn)行測量，該金屬目標(biāo)位于遠(yuǎn)離LDC1000的距離處。LDC1000控制電壓源Vs的操作，從而產(chǎn)生作為電感器15和電容器16的函數(shù)的電磁場E。該場E在上述金屬目標(biāo)中生成渦流，并且LDC1000測量由于由渦流引起的場E的變化導(dǎo)致的注入回到電感器/電容器布置15/16的能量。

示例實施例使用與遠(yuǎn)程電阻元件11并聯(lián)的電感器17和(可選地)調(diào)諧電容器18以形成無源電路19，該遠(yuǎn)程電阻元件將被非接觸地測量。例如，整個無源電路19將被嵌入在高容量產(chǎn)品中，而不僅僅是電阻元件11。在一些實施例中，電感器17與電感器15有相同的結(jié)構(gòu)(即，與電感器15相同)，并且電容器18與電容器16相同。LDC1000可以用如在LDC1000的數(shù)據(jù)表中描述的相同的方式被使用，除了用如圖1所示的無源電路19替代上述金屬目標(biāo)。在LDC1000的常規(guī)的使用中，“接近度(PROXIMITY)”讀數(shù)由LDC1000的圖形用戶界面(GUI)配套軟件產(chǎn)生，并且該讀數(shù)對應(yīng)于上述的金屬目標(biāo)中的渦流損耗。根據(jù)示例實施例，由GUI軟件產(chǎn)生的PROXIMITY讀數(shù)與電阻元件11的電阻有關(guān)。

圖2示出根據(jù)示例實施例的支持無觸點式遠(yuǎn)程電阻測量的布置。圖2的布置維持LDC1000與無源電路19(在一些實施例中被嵌入在封閉的材料中)之間的預(yù)定位置關(guān)系。如圖所示，一些實施例使用可變間隔件(spacer)20(例如，聚碳酸酯材料)，該間隔件20維持LDC1000和無源電路19被選擇的間隔件距離(也可參見圖1中的d)分開，其中電感器15和17的繞組軸線被維持成基本上彼此同軸對準(zhǔn)，大體上如軸線21所示。許多合適的技術(shù)和結(jié)構(gòu)在用于影響和維持上述預(yù)定位置關(guān)系是常規(guī)可用的。LDC1000通過合適的連接器22和電纜23組件被連接到合適的計算機(jī)24。在一些實施例中，計算機(jī)24是臺式機(jī)或膝上型個人電腦，并且電纜/連接器組件22/23是USB組件。

LDC1000能夠?qū)⑵銹ROXIMITY讀數(shù)提供到計算機(jī)24上的其配套GUI軟件?？勺冮g隔件20允許針對LDC1000的電感器15與無源電路19的電感器17之間的多個已知的間隔距離(參見圖1中的d)采集PROXIMITY讀數(shù)。針對給定的距離和未知電阻11，PROXIMITY讀數(shù)可以相對于對應(yīng)的測試數(shù)據(jù)(如針對多個不同的已知電阻在相同的距離處獲取的PROXIMITY讀數(shù))被評估。通過此評估，電阻元件11的電阻可以被確定(或被插值(interpolated)或被推測)。

在一些實施例中，通過提供具有與可變電阻并聯(lián)連接的電感器17(和可選地電容器18)的無源電路來收集上述測試數(shù)據(jù)。通過被選擇的距離分開的LDC1000和無源電路，PROXIMITY讀數(shù)針對多個不同的已知電阻被獲取。然后，該過程可以針對多個不同的間隔距離中的每一個而重復(fù)。

圖3示出根據(jù)示例實施例的支持測試數(shù)據(jù)采集的布置。在一些實施例中，圖3的布置與圖2的布置相同，除了可變電阻器35(例如，一些實施例中的電位計)替代無源電路19中的未知電阻11(參見圖1和圖2)。可變電阻器35被布置成與電感器17(和在一些實施例中的電容器18)并聯(lián)以構(gòu)造“測試”無源電路以便采集測試數(shù)據(jù)。該“測試”無源電路通常由圖3中的19’指定?？勺冸娮杵?5可以提供多個已知電阻值以在測試數(shù)據(jù)采集中使用。如圖3所示，可變電阻器35通過合適地可拆換跳線39可拆卸地連接到無源電路19’，并且還通過相似的可拆換跳線可拆卸地連接到歐姆表38。這允許可變電阻器35從“測試”無源電路19’移除，然后連接到歐姆表38，然后使用歐姆表38設(shè)置成期望的電阻，然后從歐姆表38斷開，并且然后重新連接到無源電路19’以便測試測量。

為了校準(zhǔn)的目的，一些實施例提供“校準(zhǔn)”無源電路，所述“校準(zhǔn)”無源電路與實際產(chǎn)品中的無源電路19被構(gòu)造得相同，無源電路19的電阻將被測量(例如，如圖1所配置的并且被嵌入在高容量產(chǎn)品中)，但是所述“校準(zhǔn)”無源電路包含上述“已知”電阻值(例如，10K歐姆+/-1％)中的一個以替代圖1中的未知電阻11。該“校準(zhǔn)”無源電路被設(shè)置成與無源電路19(參見圖1和圖2)幾乎位于相同位置，所述無源電路19被設(shè)置在實際產(chǎn)品中并且其電阻11未知。校準(zhǔn)電路的已知電阻(其也在上述測試數(shù)據(jù)采集期間被測量)的測量提供確定在測試數(shù)據(jù)采集期間被施加在已知電阻的測量和未知電阻的測量之間的校準(zhǔn)關(guān)系的機(jī)會。以這種方式，可以達(dá)到減少因素的影響，所述因素諸如耦合的可變性、附近的金屬物體，以及(更一般地)在測試數(shù)據(jù)采集期間實際操作條件和在未知電阻測量期間實際操作條件之間的差異。

圖4示出根據(jù)示例實施例的上述測試數(shù)據(jù)采集操作。在41處設(shè)置間隔件距離，并且在42處設(shè)置電阻(可變電阻器)，PROXIMITY讀數(shù)在43處被獲取，并且然后在44處與間隔件距離和電阻一起被記錄。如45處所示，42-44的操作針對多個不同的(已知)電阻被重復(fù)。如46處所示，41-45的操作針對多個間隔件距離被重復(fù)。

測試數(shù)據(jù)采集完成后，已經(jīng)在44處記錄的信息針對多個間隔件距離中的每一個提供多個電阻及其分別對應(yīng)的PROXIMITY讀數(shù)。該信息可以被用來構(gòu)造合適的數(shù)據(jù)庫(DB)，電阻值可以針對PROXIMITY讀數(shù)和間隔件距離的給定組合從該數(shù)據(jù)庫獲得。這樣的數(shù)據(jù)庫的一個示例以圖形形式在圖5的50處示出，其中PROXIMITY與電阻的曲線51中的每條曲線對應(yīng)于標(biāo)注間隔件距離的相應(yīng)的一個。最左邊的曲線對應(yīng)于最大的標(biāo)注間隔件距離(圖5示例中的146密耳)，并且間隔件距離從左至右減小，其中最右邊的曲線對應(yīng)于最小的標(biāo)注間隔件距離(圖5示例中的38密耳)。針對在給定的間隔件距離處所獲取的給定的PROXIMITY讀數(shù)，曲線51提供的信息可以被用于確定電阻元件11的未知電阻。

圖6示出根據(jù)示例實施例的用于獲得校準(zhǔn)關(guān)系的上述操作。在61處，已知電阻在“校準(zhǔn)”無源電路內(nèi)被設(shè)置，該“校準(zhǔn)”無源電路以其他方式被構(gòu)造(例如，嵌入產(chǎn)品中)得與包含未知電阻11(也可參見圖1和圖2)的無源電路19相同。在62處設(shè)置間隔件距離。在近似(幾乎是實際的)獲取未知電阻的PROXIMITY讀數(shù)的操作條件的操作條件下，在63處獲取PROXIMITY讀數(shù)。在64處該PROXIMITY讀數(shù)與間隔件距離一起被使用以從由圖4的操作所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫獲得對應(yīng)的電阻。在65處，已知電阻(如在61處所設(shè)置的)和在64處獲得的數(shù)據(jù)庫電阻被使用(例如，被比較)以為在如62處設(shè)置的當(dāng)前間隔件距離處測量的電阻建立校準(zhǔn)關(guān)系。如66處所示，62-65的操作可以被重復(fù)以獲得針對多個間隔件距離的校準(zhǔn)關(guān)系。

圖7示出根據(jù)示例實施例的用于非接觸式電阻測量的上述操作。在71處設(shè)置間隔件距離后，在72處獲取PROXIMITY讀數(shù)。在73處，該PROXIMITY讀數(shù)和間隔件距離被用于從由圖4的操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫中獲得電阻。在一些實施例中，然后，使用由圖6的操作產(chǎn)生的校準(zhǔn)關(guān)系，在74處校準(zhǔn)獲得的電阻以產(chǎn)生校準(zhǔn)電阻。一些實施例省略了校準(zhǔn)，如虛線所示。如75處所示，一些實施例針對多個間隔件距離重復(fù)71-74的操作。在76處，進(jìn)行期望的電阻確定。在各種實施例中，76處的確定為以下中之一：使用在單個間隔件距離處獲取的單個PROXIMITY讀數(shù)所獲得的僅單個數(shù)據(jù)庫電阻值；通過校準(zhǔn)使用在單個間隔件距離處獲取的單個PROXIMITY讀數(shù)獲得的單個數(shù)據(jù)庫電阻值所確定的單個校準(zhǔn)電阻值；使用在多個間隔件距離處分別獲取的多個PROXIMITY讀數(shù)分別獲得的多個數(shù)據(jù)庫電阻值的結(jié)合(combine)(例如，求平均)的結(jié)果；以及通過校準(zhǔn)多個數(shù)據(jù)庫電阻值分別確定的多個校準(zhǔn)電阻值的結(jié)合(例如，求平均)的結(jié)果，該多個數(shù)據(jù)庫電阻值通過使用在多個間隔件距離處分別獲取的多個PROXIMITY讀數(shù)分別被獲得。

在測量熱敏電阻器電阻的一些實施例中，針對使用的每個間隔件距離，在多個不同的溫度下獲取相對于圖4-7的上述每個PROXIMITY讀數(shù)，從而提供指示PROXIMITY讀數(shù)、熱敏電阻器電阻和溫度之間的關(guān)系的附加信息。

LDC1000進(jìn)一步能夠?qū)㈦姼袦y量讀數(shù)與其上述PROXIMITY讀數(shù)一起提供到計算機(jī)24(參見圖2)上的GUI軟件。一些實施例使用電感測量來幫助將上述電阻確定標(biāo)準(zhǔn)化(normalize)為間隔件距離的函數(shù)。

如從前述明顯可見的，示例實施例提供簡單的、綜合的、低成本的非接觸式電阻測量。示例實施例可以在惡劣的環(huán)境中被實施。其他優(yōu)點包括簡單的操作、低成本測量設(shè)備(例如，LDC1000)、消除各種產(chǎn)品中存在的連接器以及不需要增加連接器的新的用例的實現(xiàn)。

在描述的實施例中修改是可能的，并且在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，其他實施例是可能的。