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CN108226642B - 一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法 - Google Patents

一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法 Download PDF

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CN108226642B
CN108226642B CN201810036909.0A CN201810036909A CN108226642B CN 108226642 B CN108226642 B CN 108226642B CN 201810036909 A CN201810036909 A CN 201810036909A CN 108226642 B CN108226642 B CN 108226642B
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CN
China
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impedance
module
sinusoidal signal
processing unit
central processing
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翟中生
杨练根
周向东
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Hubei University of Technology
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Abstract

本发明涉及一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法，本发明包括一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统。首先通过中央处理器根据DDS算法产生正弦信号；然后通过电阻对模块选用不同电阻，分别在断开阻抗模块与闭合阻抗模块的条件下，采集系统比例放大系数；根据线性最小二乘拟合算法计算测量阻抗值；最后通过人工选择方法对不同频率正弦信号选择的匹配阻抗从而得到匹配阻抗谱。与现有技术相比，本发明克服了阻抗谱测量中由于阻抗不匹配导致测量精度降低的问题，进一步提高了测量系统的精度。

Description

一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法
技术领域
本发明涉及测量电路技术与信号处理技术领域，尤其涉及一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法。
背景技术
在电化学性能的研究过程中，多采用测量电化学阻抗谱的方法。电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电流为扰动信号的电化学测量方法。由于是以小振幅的电信号对电化学体系扰动，一方面可避免对体系产生大的影响，另一方面也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性关系，这就使得测量结果的数学处理变得简单。同时，电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法，它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更多的动力学信息及电极界面结构的信息。
给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流电势波，测量交流电势与电流信号的比值(此比值即为系统的阻抗)随正弦波频率的变化，或者是阻抗的相位角随的变化。此时电极系统的频响函数，就是电化学阻抗。在一系列不同频率下测得的一组这种频响函数值则就是电极系统的电化学阻抗谱。
目前，市场上的能进行电化学阻抗谱测量的产品有电化学工作站、频率响应分析仪、精密LCR仪等设备。这些设备可进行多频点阻抗测量，精度高，完善的软件设计，但是成本昂贵，体积庞大，不便于携带，设计复杂，使用繁琐，非专业人员难以上手使用。还有一类测量设备体积小，但是功能较差，一般只能在少数几个或者一个频点测量阻抗信息，或者能测量的阻抗值范围小，分析能力弱，人机交互不方便。这两类常规设备原理上都没有将测量系统阻抗从被测阻抗中区分出来。
总之，常规阻抗谱测量方法没有考虑测量过程中的阻抗匹配，要么测量精度低，要么测量范围小，或需要手工换档；其次，不同频率下的阻抗计算多采用相关分析，精度高的条件下，要求整周期的数据处理，不适合高频采样点数少的情况；最后，测量过程中没有把测量系统阻抗从被测阻抗中区分开来，降低了测量的准确度。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法。
本发明的系统所采用的技术方案是：一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统，其特征在于，包括：射极跟随器模块、直流抑制模块、多路电阻对模块、阻抗模块、差分放大模块、中央处理器；所述的射极跟随器模块通过导线与所述的直流抑制模块连接；所述的直流抑制模块通过导线与所述的多路电阻对模块连接；所述的多路电阻对模块通过导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的阻抗模块通过导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的差分放大模块通过导线与所述的中央处理器连接；所述的中央处理器通过导线与所述的射极跟随器模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的直流抑制模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的多路电阻对模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的阻抗模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的差分放大模块连接。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种阻抗匹配的阻抗谱测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过中央处理器根据DDS算法产生频率为fl的正弦信号且 fl∈[f1,...,fL]；
步骤2：通过中央处理器控制多路电阻对模块选择阻值均为0Ω的一对电阻，其中一个0Ω电阻串连接在直流抑制模块与差分放大模块间，另一个0Ω电阻串连接在地与差分放大模块间；
步骤3：通过中央处理器控制阻抗模块断开阻抗模块与差分放大模块的并联连接；
步骤4：通过中央处理器分别采集步骤1中所述正弦信号通过直流抑制模块后的断开阻抗输入正弦信号，并通过中央处理器依次采集断开阻抗输入正弦信号通过差分放大器后的断开阻抗输出正弦信号；
步骤5：通过中央处理器根据线性最小二乘拟合算法计算步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号以及步骤4中所述断开阻抗输出正弦信号的复数表达式，计算得到断开阻抗系统比例放大系数；
步骤6：通过中央处理器控制阻抗模块闭合阻抗模块与差分放大模块的并联连接；
步骤7：通过中央处理器分别采集步骤1中所述正弦信号通过直流抑制模块后的闭合阻抗输入正弦信号，并通过中央处理器依次采集闭合阻抗输入正弦信号通过差分放大器后的闭合阻抗输出正弦信号；
步骤8：通过中央处理器根据线性最小二乘拟合算法计算步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号以及步骤7中所述闭合阻抗输出正弦信号的复数表达式，计算得到闭合阻抗系统比例放大系数；
步骤9：通过中央处理器控制多路电阻对模块选择阻值均为RmΩ的一对电阻且Rm∈[R1,...,RM],Rm＞0，其中一个RmΩ电阻串连接在直流抑制模块与差分放大模块间，另一个RmΩ电阻串连接在地与差分放大模块间；
步骤10：通过中央处理器控制阻抗模块断开阻抗模块与差分放大模块的并联连接,根据线性最小二乘拟合算法计算得到系统等效阻抗；
步骤11：通过中央处理器控制阻抗模块闭合阻抗模块与差分放大模块的并联连接，根据步骤10中所述系统等效阻抗通过最小二乘拟合算法计算得到阻抗测量值
Figure GDA0001592465560000031
步骤12：通过人工选择方法从中选择与阻抗模块中阻抗值误差最小的对应的为步骤1中所述频率为fl的正弦信号 的匹配阻抗，进一步改变正弦信号的频率得到匹配阻抗谱
Figure GDA0001592465560000037
作为优选，步骤5中所述断开阻抗系统比例放大系数为：
Figure GDA0001592465560000034
Figure GDA0001592465560000035
其中，在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000038
为步骤4 中所述断开阻抗输出正弦信号，
Figure GDA0001592465560000039
为步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号，
Figure GDA00015924655600000311
为断开阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA00015924655600000310
为断开阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤5中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000041
Figure GDA0001592465560000042
其中,
Figure GDA0001592465560000045
在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure GDA0001592465560000046
为采样相位间隔,
Figure GDA0001592465560000047
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
作为优选，步骤8中所述闭合阻抗系统比例放大系数为：
Figure GDA0001592465560000043
Figure GDA0001592465560000044
其中，在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000048
为步骤7 中所述闭合阻抗输出正弦信号，
Figure GDA0001592465560000049
为步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号，
Figure GDA00015924655600000411
为闭合阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA00015924655600000410
为闭合阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤8中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000051
Figure GDA0001592465560000052
其中,
Figure GDA0001592465560000055
在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下闭合阻抗采样信号i,
Figure GDA0001592465560000056
为采样相位间隔,
Figure GDA0001592465560000057
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
作为优选，步骤10中所述系统等效阻抗为：
Figure GDA0001592465560000053
Figure GDA0001592465560000054
其中，
Figure GDA0001592465560000058
为步骤5中所述断开阻抗系统比例放大系数，在RmΩ的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000059
为步骤4中所述断开阻抗输出正弦信号，
Figure GDA00015924655600000510
为步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号，
Figure GDA00015924655600000511
为断开阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA00015924655600000512
为断开阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤10中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000061
Figure GDA0001592465560000062
其中,
Figure GDA0001592465560000066
在Rm的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure GDA0001592465560000067
为采样相位间隔,
Figure GDA0001592465560000068
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
作为优选，步骤11中所述阻抗测量值为：
Figure GDA0001592465560000063
Figure GDA0001592465560000064
Figure GDA0001592465560000065
其中，
Figure GDA0001592465560000069
为步骤8中所述闭合阻抗系统比例放大系数，
Figure GDA00015924655600000610
为步骤10中所述系统等效阻抗，在RmΩ的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000073
为步骤7中所述闭合阻抗输出正弦信号，
Figure GDA0001592465560000074
为步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号，
Figure GDA0001592465560000075
为闭合阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA0001592465560000076
为闭合阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤11中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000071
Figure GDA0001592465560000072
其中,
Figure GDA0001592465560000077
在Rm的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure GDA0001592465560000079
为采样相位间隔,
Figure GDA0001592465560000078
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置。
与现有技术相比，本发明克服了阻抗谱测量中由于阻抗不匹配导致测量精度降低的问题。
附图说明
图1：是本发明实施例的系统电路结构图；
图2：是本发明实施例的断开阻抗场景示意图；
图3：是本发明实施例的闭合阻抗场景示意图；
图4：是本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1-图3，本发明的系统所采用的技术方案是：一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统，其特征在于，包括：射极跟随器模块、直流抑制模块、多路电阻对模块、阻抗模块、差分放大模块、中央处理器；所述的射极跟随器模块通过导线与所述的直流抑制模块连接；所述的直流抑制模块通过导线与所述的多路电阻对模块连接；所述的多路电阻对模块通过导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的阻抗模块通过导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的差分放大模块通过导线与所述的中央处理器连接；所述的中央处理器通过导线与所述的射极跟随器模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的直流抑制模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的多路电阻对模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的阻抗模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的差分放大模块连接；其中，所述的射极跟随器模块用于提高正弦信号输出带负载能力；所述的直流抑制模块用于抑制正弦信号的直流偏置；所述的多路电阻对模块用于提供多路阻值的电阻对；所述的阻抗模块用于断开和闭合阻抗；所述的差分放大器用于差分放大正弦信号；所述的中央处理器用于通过DDS算法产生频率可调的正弦信号，用于控制所述的多路电阻对模块选择不同阻值的电阻对，用于控制所述的阻抗模块与所述的差分放大模块的并联连接的断开和闭合，用于采集正弦输入信号与正弦输出信号，用于通过最小二乘拟合算法计算阻抗测量值。
在本实施方式中，所述的中央处理器模块选用STM32单片机，所述的射极跟随器模块、直流抑制模块、差分放大模块均选用LMV324芯片，所述的多路电阻对模块选用ADG707芯片，所述的多路电阻对模块选用ADG412芯片。
请见图4，本发明的方法所采用的技术方案是一种阻抗匹配的阻抗谱测量方法，包括以下步骤：
步骤1：通过中央处理器根据DDS算法产生频率为fl的正弦信号且 fl∈[10Hz,30Hz,50Hz,72Hz,80Hz,100Hz,300Hz,500Hz,720Hz,800Hz,1KHz,；
3KHz,5KHz,7.2KHz,8KHz,10KHz,30KHz,50KHz,72KHz,80KHz,100KHz]
步骤2：通过中央处理器控制多路电阻对模块选择阻值均为0Ω的一对电阻，其中一个0Ω电阻串连接在直流抑制模块与差分放大模块间，另一个0Ω电阻串连接在地与差分放大模块间；
步骤3：通过中央处理器控制阻抗模块断开阻抗模块与差分放大模块的并联连接；
步骤4：通过中央处理器分别采集步骤1中所述正弦信号通过直流抑制模块后的断开阻抗输入正弦信号，并通过中央处理器依次采集断开阻抗输入正弦信号通过差分放大器后的断开阻抗输出正弦信号；
步骤5：通过中央处理器根据线性最小二乘拟合算法计算步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号以及步骤4中所述断开阻抗输出正弦信号的复数表达式，计算得到断开阻抗系统比例放大系数；
作为优选，步骤5中所述断开阻抗系统比例放大系数为：
Figure GDA0001592465560000091
Figure GDA0001592465560000092
其中，在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000093
为步骤4 中所述断开阻抗输出正弦信号，
Figure GDA0001592465560000094
为步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号，
Figure GDA0001592465560000095
为断开阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA0001592465560000096
为断开阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤5中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000101
Figure GDA0001592465560000102
其中,
Figure GDA0001592465560000103
在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure GDA0001592465560000104
为采样相位间隔,
Figure GDA0001592465560000105
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
Figure GDA0001592465560000106
步骤6：通过中央处理器控制阻抗模块闭合阻抗模块与差分放大模块的并联连接；
步骤7：通过中央处理器分别采集步骤1中所述正弦信号通过直流抑制模块后的闭合阻抗输入正弦信号，并通过中央处理器依次采集闭合阻抗输入正弦信号通过差分放大器后的闭合阻抗输出正弦信号；
步骤8：通过中央处理器根据线性最小二乘拟合算法计算步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号以及步骤7中所述闭合阻抗输出正弦信号的复数表达式，计算得到闭合阻抗系统比例放大系数；
作为优选，步骤8中所述闭合阻抗系统比例放大系数为：
Figure GDA0001592465560000111
Figure GDA0001592465560000112
其中，在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000115
为步骤7 中所述闭合阻抗输出正弦信号，
Figure GDA0001592465560000116
为步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号，
Figure GDA0001592465560000118
为闭合阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA0001592465560000117
为闭合阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤8中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000113
Figure GDA0001592465560000114
其中,
Figure GDA0001592465560000119
在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下闭合阻抗采样信号i,
Figure GDA00015924655600001110
为采样相位间隔,
Figure GDA00015924655600001111
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
Figure GDA00015924655600001112
步骤9：通过中央处理器控制多路电阻对模块选择阻值均为RmΩ的一对电阻且Rm∈[10Ω,100Ω,1KΩ,10KΩ,100KΩ,1MΩ,10MΩ],Rm＞0，其中一个RmΩ电阻串连接在直流抑制模块与差分放大模块间，另一个RmΩ电阻串连接在地与差分放大模块间；
步骤10：通过中央处理器控制阻抗模块断开阻抗模块与差分放大模块的并联连接,根据线性最小二乘拟合算法计算得到系统等效阻抗；
作为优选，步骤10中所述系统等效阻抗为：
Figure GDA0001592465560000121
Figure GDA0001592465560000122
其中，
Figure GDA0001592465560000123
为步骤5中所述断开阻抗系统比例放大系数，在RmΩ的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000124
为步骤4中所述断开阻抗输出正弦信号，
Figure GDA0001592465560000125
为步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号，
Figure GDA0001592465560000126
为断开阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA0001592465560000127
为断开阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤10中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000131
Figure GDA0001592465560000132
其中,
Figure GDA0001592465560000136
在Rm的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure GDA0001592465560000137
为采样相位间隔,
Figure GDA0001592465560000138
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
Figure GDA0001592465560000139
步骤11：通过中央处理器控制阻抗模块闭合阻抗模块与差分放大模块的并联连接，根据步骤10中所述系统等效阻抗通过最小二乘拟合算法计算得到阻抗测量值
Figure GDA0001592465560000133
作为优选，步骤11中所述阻抗测量值为：
Figure GDA0001592465560000134
Figure GDA0001592465560000135
Figure GDA0001592465560000141
其中，
Figure GDA0001592465560000144
为步骤8中所述闭合阻抗系统比例放大系数，
Figure GDA0001592465560000145
为步骤10中所述系统等效阻抗，在RmΩ的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure GDA0001592465560000146
为步骤7中所述闭合阻抗输出正弦信号，
Figure GDA0001592465560000147
为步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号，
Figure GDA0001592465560000148
为闭合阻抗系统比例放大系数实部，
Figure GDA0001592465560000149
为闭合阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤11中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure GDA0001592465560000142
Figure GDA0001592465560000143
其中,
Figure GDA00015924655600001410
在Rm的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure GDA00015924655600001411
为采样相位间隔,
Figure GDA00015924655600001412
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤 1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
Figure GDA00015924655600001413
步骤12：通过人工选择方法从
Figure GDA0001592465560000151
中选择与阻抗模块中阻抗值误差最小的
Figure GDA0001592465560000152
对应的
Figure GDA0001592465560000155
且
Figure GDA0001592465560000153
为步骤1中所述频率为fl的正弦信号的匹配阻抗，进一步改变正弦信号的频率得到匹配阻抗谱
Figure GDA0001592465560000154
[f1,...,fL]为步骤1中所述
[10Hz,30Hz,50Hz,72Hz,80Hz,100Hz,300Hz,500Hz,720Hz,800Hz,1KHz,
3KHz,5KHz,7.2KHz,8KHz,10KHz,30KHz,50KHz,72KHz,80KHz,100KHz]。
尽管本文较多地使用了射极跟随器模块、直流抑制模块、多路电阻对模块、阻抗模块、差分放大模块、中央处理器等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种阻抗匹配的阻抗谱测量方法，其特征在于：
所述阻抗匹配的阻抗谱测量方法应用于一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统，包括：射极跟随器模块、直流抑制模块、多路电阻对模块、阻抗模块、差分放大模块、中央处理器；
所述的射极跟随器模块通过导线与所述的直流抑制模块连接；所述的直流抑制模块通过导线与所述的多路电阻对模块连接；所述的多路电阻对模块通过导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的阻抗模块通过导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的差分放大模块通过导线与所述的中央处理器连接；所述的中央处理器通过导线与所述的射极跟随器模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的直流抑制模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的多路电阻对模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的阻抗模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的差分放大模块连接；
所述阻抗匹配的阻抗谱测量方法，具体包括以下步骤：
步骤1：通过中央处理器根据DDS算法产生频率为fl的正弦信号且fl∈[f1,...,fL]；
步骤2：通过中央处理器控制多路电阻对模块选择阻值均为0Ω的一对电阻，其中一个0Ω电阻串连接在直流抑制模块与差分放大模块间，另一个0Ω电阻串连接在地与差分放大模块间；
步骤3：通过中央处理器控制阻抗模块断开阻抗模块与差分放大模块的并联连接；
步骤4：通过中央处理器分别采集步骤1中所述正弦信号通过直流抑制模块后的断开阻抗输入正弦信号，并通过中央处理器依次采集断开阻抗输入正弦信号通过差分放大器后的断开阻抗输出正弦信号；
步骤5：通过中央处理器根据线性最小二乘拟合算法计算步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号以及步骤4中所述断开阻抗输出正弦信号的复数表达式，计算得到断开阻抗系统比例放大系数；
步骤6：通过中央处理器控制阻抗模块闭合阻抗模块与差分放大模块的并联连接；
步骤7：通过中央处理器分别采集步骤1中所述正弦信号通过直流抑制模块后的闭合阻抗输入正弦信号，并通过中央处理器依次采集闭合阻抗输入正弦信号通过差分放大器后的闭合阻抗输出正弦信号；
步骤8：通过中央处理器根据线性最小二乘拟合算法计算步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号以及步骤7中所述闭合阻抗输出正弦信号的复数表达式，计算得到闭合阻抗系统比例放大系数；
步骤9：通过中央处理器控制多路电阻对模块选择阻值均为RmΩ的一对电阻且Rm∈[R1,...,RM],Rm＞0，其中一个RmΩ电阻串连接在直流抑制模块与差分放大模块间，另一个RmΩ电阻串连接在地与差分放大模块间；
步骤10：通过中央处理器控制阻抗模块断开阻抗模块与差分放大模块的并联连接,根据线性最小二乘拟合算法计算得到系统等效阻抗；
步骤11：通过中央处理器控制阻抗模块闭合阻抗模块与差分放大模块的并联连接，根据步骤10中所述系统等效阻抗通过最小二乘拟合算法计算得到阻抗测量值
Figure FDA0002318779480000021
步骤12：通过人工选择方法从
Figure FDA0002318779480000022
中选择与阻抗模块中阻抗值误差最小的
Figure FDA0002318779480000023
Figure FDA0002318779480000024
对应的
Figure FDA0002318779480000025
为步骤1中所述频率为fl的正弦信号的匹配阻抗，进一步改变正弦信号的频率得到匹配阻抗谱
Figure FDA0002318779480000026
fl∈[f1,...,fL]。
2.根据权利要求1所述的阻抗匹配的阻抗谱测量方法，其特征在于：步骤5中所述断开阻抗系统比例放大系数为：
Figure FDA0002318779480000027
Figure FDA0002318779480000028
其中，在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure FDA0002318779480000029
为步骤4中所述断开阻抗输出正弦信号，
Figure FDA00023187794800000210
为步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号，
Figure FDA00023187794800000211
为断开阻抗系统比例放大系数实部，
Figure FDA00023187794800000212
为断开阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤5中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure FDA0002318779480000031
Figure FDA0002318779480000032
其中,
Figure FDA0002318779480000033
在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure FDA0002318779480000034
为采样相位间隔,
Figure FDA0002318779480000035
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
步骤8中所述闭合阻抗系统比例放大系数为：
Figure FDA0002318779480000036
Figure FDA0002318779480000037
其中，在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure FDA0002318779480000038
为步骤7中所述闭合阻抗输出正弦信号，
Figure FDA0002318779480000039
为步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号，
Figure FDA00023187794800000310
为闭合阻抗系统比例放大系数实部，
Figure FDA00023187794800000311
为闭合阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤8中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure FDA0002318779480000041
Figure FDA0002318779480000042
其中,
Figure FDA0002318779480000043
在0Ω的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下闭合阻抗采样信号i,
Figure FDA0002318779480000044
为采样相位间隔,
Figure FDA0002318779480000045
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
步骤10中所述系统等效阻抗为：
Figure FDA0002318779480000046
Figure FDA0002318779480000047
其中，
Figure FDA0002318779480000048
为步骤5中所述断开阻抗系统比例放大系数，在RmΩ的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure FDA0002318779480000049
为步骤4中所述断开阻抗输出正弦信号，
Figure FDA00023187794800000410
为步骤4中所述断开阻抗输入正弦信号，
Figure FDA00023187794800000411
为断开阻抗系统比例放大系数实部，
Figure FDA00023187794800000412
为断开阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤10中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure FDA0002318779480000051
Figure FDA0002318779480000052
其中,
Figure FDA0002318779480000053
在Rm的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure FDA0002318779480000054
为采样相位间隔,
Figure FDA0002318779480000055
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤1中所述正弦信号频率，c为直流偏置；
步骤11中所述阻抗测量值为：
Figure FDA0002318779480000056
Figure FDA0002318779480000057
Figure FDA0002318779480000058
其中，
Figure FDA0002318779480000059
为步骤8中所述闭合阻抗系统比例放大系数，
Figure FDA00023187794800000510
为步骤10中所述系统等效阻抗，在RmΩ的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下，
Figure FDA0002318779480000061
为步骤7中所述闭合阻抗输出正弦信号，
Figure FDA0002318779480000062
为步骤7中所述闭合阻抗输入正弦信号，
Figure FDA0002318779480000063
为闭合阻抗系统比例放大系数实部，
Figure FDA0002318779480000064
为闭合阻抗系统比例放大系数虚部；
步骤11中所述线性最小二乘拟合算法如下：
Figure FDA0002318779480000065
Figure FDA0002318779480000066
其中,
Figure FDA0002318779480000067
在Rm的一对电阻且正弦信号频率为fl的条件下断开阻抗采样信号i,
Figure FDA0002318779480000068
为采样相位间隔,
Figure FDA0002318779480000069
为正弦信号频率fl采样点数，fl为步骤1中所述正弦信号频率，c为直流偏置。
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