阅读说明：本技术 抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置和方法 (Device and method for inhibiting earth leakage and common mode interference of differential resistance sensor cable ) 是由 邹勇军 雷霆 赵初林 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置和方法,该装置包括依次连接的可控电流恒流差分激励电路、误差放大电路和差分测量电路,可控电流恒流差分激励电路相对大地呈高阻抗特性的激励及差分测量电路使得残余大地噪声干扰的影响呈现为共模干扰特性,由差分测量电路的高共模抑制比特性去除残余的共模干扰,并通过误差放大电路强制差动电阻传感器两电阻臂的公共端电位值与大地电位之间的电压几乎为零,从而保证流经电缆芯线对地漏电阻抗的电流几乎为零,同时大幅降低漏电电流及噪声干扰电流,最大限度地保证流经差动电阻传感器两个电阻臂的电流相等,从而保证电阻比测值的准确性。(the invention relates to a device and a method for inhibiting earth leakage and common mode interference of a differential resistance sensor cable pair, the device comprises a controllable current constant current differential excitation circuit, an error amplification circuit and a differential measurement circuit which are connected in sequence, the excitation and differential measurement circuit of the controllable current constant current differential excitation circuit which presents high impedance characteristic relative to the earth enables the influence of residual earth noise interference to present common mode interference characteristic, the residual common mode interference is removed by the high common mode rejection ratio characteristic of the differential measurement circuit, the voltage between the common end potential value of two resistance arms of the differential resistance sensor and the earth potential is forced to be almost zero by the error amplification circuit, thereby ensuring that the current flowing through the earth leakage impedance of a cable core line pair is almost zero, simultaneously greatly reducing the leakage current and the noise interference current, maximally ensuring that the current flowing through the two resistance arms of the differential resistance sensor is equal, thereby ensuring the accuracy of the resistance ratio measurement value.)

抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置和方法

技术领域

本发明用于水库大坝、桥梁、道路边坡等公共设施稳定性的安全监测以及地质灾害监测等领域，具体涉及一种主动抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置和方法。

背景技术

通常情况下，采用五线式测量方法测量差动电阻式传感器参数，如图1所示的常规五线测量原理图。其中，Rs1、Rs2为差动电阻传感器的两电阻臂，Iex为激励电流，L-a、L-b、L-c、L-d、L-e为电缆芯线，Ra、Rb、Rc、Rd、Re为电缆芯线内阻，Za、Zb、Zc、Zd、Ze为电缆芯线对地漏电阻抗，Vb、Vc、Vd为电压测量端，Zg为测量设备对地阻抗，Vg为大地干扰噪声电压。测量时，其中L-a与L-e两线用于将激励电流(或电压)Iex加载到电阻比传感器，通过测量Vb与Vc间电压Vbc、Vc与Vd间电压Vcd得到电阻比值，在保证测量电路高输入阻抗及电缆芯线对地漏电阻抗Za、Zb、Zc、Zd、Ze足够高的前提下，流经L-b、L-c、L-d三条电缆芯线的电流及流经漏电阻抗Za、Zb、Zc、Zd、Ze的电流可忽略不计，即可准确测量到电阻比值。一般地，在现场噪声干扰较小、电缆绝缘电阻高于100KΩ以上时，噪声干扰耦合电流、漏电电流基本不影响测量准确度。

差动电阻传感器及其电缆一般都埋设于地下，很难保证地下水及潮湿气体对电缆的侵蚀，导致电缆对地绝缘电阻降低产生漏电；因电缆线对地分布电容的存在，大地电流形成的噪声干扰也会通过分布电容耦合到测量电路，从而影响到测值的准确性。对地绝缘阻抗越低、干扰噪声信号越强，造成的测量误差越大，严重时导致测值不可使用。

发明内容

为了避免在电缆受潮后电缆芯线对地漏电阻抗降低带来漏电流增加，以及存在较强的大地噪声时经电缆分布电容耦合带来的干扰电流增强，影响测量差动电阻传感器的电阻比测值的准确性等问题，本发明提供一种硬件设计——抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置，可控电流恒流差分激励电路相对大地的高阻抗的激励及差分测量电路使得残余大地噪声干扰的影响呈现为共模干扰特性，由差分测量电路的高共模抑制比特性去除残余的共模干扰，并通过误差放大电路强制差动电阻传感器两电阻臂的公共端电位值与大地电位值相等，从而保证电缆芯线对地漏电电流几乎为零，同时大幅降低其它芯线对地漏电电流及噪声干扰电流，最大限度地保证流经差动电阻传感器两个电阻臂的电流相等，从而保证电阻比测值的准确性。本发明还涉及一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置，其特征在于，包括依次连接的可控电流恒流差分激励电路、误差放大电路和差分测量电路，

所述可控电流恒流差分激励电路产生平衡对称激励电流激励信号，用于激励差动电阻传感器，并具有差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端；

所述误差放大电路放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差，并输出控制电平控制可控电流恒流差分激励电路的差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同；

所述差分测量电路包括多路电子开关、激励电流测量端以及与可控电流恒流差分激励电路相对应的对地高阻的差分放大及滤波电路，所述差分放大及滤波电路通过多路电子开关与差动电阻传感器相连，通过差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除共模干扰，通过所述多路电子开关的通断组合采集差动电阻传感器的测值。

进一步地，还包括干扰抑制电路，所述干扰抑制电路具有接地端电流采样端，还包括与所述具有接地端电流采样端连接的电流反馈运算放大器，所述干扰抑制电路通过接地端电流采样端采样接地端电流，通过电流反馈运算放大器放大产生与干扰信号相位相反的高电流输出能力补偿信号，并将所述补偿信号加载到接地端。

进一步地，所述可控电流恒流差分激励电路采用PNP三极管对管(Q1、Q2)和NPN三极管对管(Q3、Q4)构成可控电流恒流差分激励源，产生平衡对称激励电流差分激励信号并形成激励回路，通过控制两电子开关(W1、W2)的通断组合产生四档激励电流，用于激励不同总电阻值的差动电阻传感器，通过控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端的值来动态调整差分激励信号的共模电位值。

进一步地，所述误差放大电路采用零漂移低噪声运算放大器构成差动电阻传感器中间抽头电位追踪误差信号放大电路，输出控制电平控制可控电流恒流差分激励电路的差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，调整激励回路输出的共模电位值，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同。

进一步地，所述差分测量电路的多路电子开关分别连接差动电阻传感器的激励端、测量端以及激励电流测量端，所述差分放大及滤波电路包括仪表放大器和采用低失调电压运算放大器的二阶低通滤波器，利用仪表放大器的高共模抑制比特性滤除被测信号的共模干扰部分，再经采用低失调电压运算放大器的二阶低通滤波器滤除差模带外噪声后，送入后端AD转换器采集进而得到测量值。

进一步地，所述采用低失调电压运算放大器的二阶低通滤波器的带宽与快速测量要求相匹配，其稳定时间控制在信号选通后15ms至18ms之间，AD转换器在信号选通后20ms时刻开始连续采样转换，AD转换持续20ms后，再通过粗大数据过滤及求平均算法得到最终测量值，以获50Hz干扰抑制效果。

一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的方法，其特征在于，所述方法采用可控电流恒流差分激励源产生平衡对称激励电流激励信号，进而激励差动电阻传感器，并设置差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端；再放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差，并输出控制电平控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同；还采用差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除共模干扰，通过多路电子开关的通断组合采集差动电阻传感器的测值。

进一步地，所述方法还进行干扰抑制，通过电流反馈运算放大器放大产生与干扰信号相位相反的高电流输出能力补偿信号，并将所述补偿信号加载到接地端以抵消大地电位值。

进一步地，所述方法采用PNP三极管对管(Q1、Q2)和NPN三极管对管(Q3、Q4)构成可控电流恒流差分激励源，产生平衡对称激励电流差分激励信号并形成激励回路，通过控制两电子开关(W1、W2)的通断组合产生四档激励电流，用于激励不同总电阻值的差动电阻传感器，通过控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端的值来动态调整差分激励信号的共模电位值。

进一步地，所述方法采用零漂移低噪声运算放大器放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差构成差动电阻传感器中间抽头电位追踪误差信号放大电路，输出控制电平控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，调整激励回路输出的共模电位值，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同；

和/或，所述方法采用的差分放大及滤波电路包括仪表放大器和采用低失调电压运算放大器的二阶低通滤波器，利用仪表放大器的高共模抑制比特性滤除被测信号的共模干扰部分，再经采用低失调电压运算放大器的二阶低通滤波器滤除差模带外噪声后，送入后端AD转换器采集进而得到测量值。

本发明的技术效果如下：

本发明涉及一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置，包括依次连接的可控电流恒流差分激励电路、误差放大电路和差分测量电路，可控电流恒流差分激励电路产生平衡激励电流激励信号，差分测量电路包括与可控电流恒流差分激励电路相对应的对地高阻的差分放大及滤波电路，可控电流恒流差分激励电路相对大地的高阻抗的激励及差分测量电路使得残余大地噪声干扰的影响呈现为共模干扰特性，由差分测量电路的高共模抑制比特性去除残余的共模干扰，实现共模滤波，且误差放大电路与可控电流恒流差分激励电路配合工作，通过误差放大电路放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差，并输出控制电平来控制可控电流恒流差分激励电路的差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，强制差动电阻传感器两电阻臂的公共端电位值与大地电位之间的电压几乎为零，保证差动电阻传感器中间抽头处电位与大地等电位，从而保证电缆芯线对地漏电流几乎为零，同时大幅降低漏电电流及噪声干扰电流，解决了现有技术在电缆受潮后电缆芯线对地漏电阻抗降低带来漏电流增加以及存在较强的大地噪声时经电缆分布电容耦合带来的干扰电流增强以至影响测量差动电阻传感器的电阻比测值的准确性的问题。各电路协同工作，能够最大限度地保证流经差动电阻传感器两个电阻臂的电流相等，从而保证电阻比测值的准确性。采用本发明可显著地降低差动电阻式传感器电缆因绝缘电阻下降造成对地漏电、以及现场大型电器设备产生的共模噪声干扰对传感器测值的影响，可显著地提高正常工作的差动电阻式传感器的测量准确度，并可使现场许多因电缆绝缘电阻下降导致报废的差动式电阻传感器起死回生。

进一步地，干扰抑制电路的电流反馈运算放大器检测接地端电流采样端的干扰噪声强度，并生成与干扰噪声反相的、有足够功率的补偿信号，将补偿信号加载到电路接地端抵消干扰信号，以显著降低大地噪声对激励电路、测量电路的干扰。

本发明还涉及一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的方法，该方法与上述的抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置相对应，可以理解为是上述抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置的实现方法，采用可控电流恒流差分激励源产生平衡激励电流激励信号，再放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差，并输出控制电平控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同，采用电容补偿可控电流恒流差分激励及误差放大回路反馈信号相位，在避免因电缆分布电容、分布电感引起电路自激振荡的同时，同时还起到过滤高频噪声的作用，将残余大地噪声与测量回路的耦合度降至最低，且不会显著地延长电路稳定的暂态过程；采用对地高阻的差分对称电流激励方式、对地高阻差分高精度测量方式，保证激励及测量电路对噪声干扰呈现高阻对称特性，从而使得干扰信号呈现共模特性，采用差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除共模干扰；还可以进一步进行干扰抑制，通过电流反馈运算放大器放大产生与干扰信号相位相反的高电流输出能力补偿信号，并将该补偿信号加载到接地端以降低大地电位值，主动抵消噪声干扰信号，可显著地降低大地噪声干扰强度；最终可通过多路电子开关的通断组合采集差动电阻传感器的测值，该方法主动控制差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位相等，将残余大地噪声与测量回路的耦合度降至最低，结合差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除残余的共模干扰，极大地降低了电缆芯线对地漏电电流及噪声干扰耦合电流，从而保证电缆绝缘电阻远低于100kΩ的规范要求值时，仍可准确采集差动电阻传感器的测值。

附图说明

图1是常规五线测量原理图。

图2是本发明抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置的优选功能框图。

图3A和图3B是本发明的可控电流恒流差分激励电路的两种优选电路结构图。

图4是本发明的误差放大电路的优选电路结构图。

图5是本发明的干扰抑制电路的优选电路结构图。

图6是本发明的差分测量电路的优选电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细的说明。

本发明涉及了一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置，如图2所示优选功能框图，包括依次连接的可控电流恒流差分激励电路、误差放大电路和差分测量电路，还包括优选的干扰抑制电路，可控电流恒流差分激励电路产生平衡激励电流激励信号，用于激励差动电阻传感器，并具有差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端；误差放大电路放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差，并输出控制电平控制可控电流恒流差分激励电路的差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同；干扰抑制电路具有接地端电流采样端，还包括与所述具有接地端电流采样端连接的电流反馈运算放大器，干扰抑制电路通过接地端电流采样端采样接地端电流，通过电流反馈运算放大器放大产生与干扰信号相位相反的高电流输出能力补偿信号，并将所述补偿信号加载到接地端；差分测量电路包括多路电子开关、激励电流测量端以及与可控电流恒流差分激励电路相对应的对地高阻的差分放大及滤波电路，该差分放大及滤波电路通过多路电子开关与差动电阻传感器相连，通过差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除共模干扰，通过所述多路电子开关的通断组合采集差动电阻传感器的测值，包括采集计算差动电阻传感器的电阻比值和总电阻值。本发明提供的硬件设计，通过强制差动电阻传感器两电阻臂的公共端电位值Vc与大地电位Vg之间的电压几乎为零，从而保证流经Rc、Zc的电流几乎为零，同时大幅降低流经Za、Zb、Zd、Ze的漏电电流及噪声干扰电流，最大限度地保证流经差动电阻传感器的两电阻臂Rs1、Rs2的电流相等，从而保证电阻比测值的准确性。

具体地，可控电流恒流差分激励电路的优选电路结构如图3A所示，采用PNP三极管对管Q1、Q2和NPN三极管对管Q3、Q4构成可控电流恒流差分激励源(也可称为是可编程电流恒流差分电流源)，产生平衡激励电流激励信号(正端输出激励Va，负端输出激励Ve，形成激励回路)，用于激励差动电阻传感器。电流源与设备地之间呈现高阻特性，也就是说，可控电流恒流差分激励电路保证激励回路对地高阻抗特性以及平衡对称性。具有差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端Vadj，根据需要可由MCU程序控制两电子开关W1、W2(可为激励电流编程开关)导通断开组合，产生约0.5mA、3.5mA、7mA、10mA四档激励电流，用于激励不同总电阻值的差动电阻传感器。根据差动电阻传感器总电阻值范围测量所述差动电阻传感器时，MCU采用不同的W1，W2通断组合并选择特定的激励电流值激励所述差动电阻传感器并分别测量传感器电阻比值及总电阻值。通过控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端Vadj值可动态调整差分激励信号Va与Ve的共模电位值，以保持差动电阻传感器中间抽头端Vc电位与大地电位Vg一致。该可控电流恒流差分激励电路的激励电流值测量端Vi+输出回路串联高精度参比电阻R10，用以精确测量激励电流值及差动电阻传感器的总电阻值。

误差放大电路的优选电路结构如图4所示，采用零漂移低噪声运算放大器构成差动电阻传感器中间抽头电位Vc追踪误差信号放大电路，其中，U21为误差信号零漂移运算放大器，U22为误差输入零漂移缓冲运算放大器，该误差放大电路放大差动电阻传感器中间抽头端电位Vc与大地电位Vg之间的电位差，并输出控制电平控制可控电流恒流差分激励电路的差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端Vadj，调整Va与Ve激励输出的共模电位值，强制差动电阻传感器中间抽头电位值Vc与大地电位值Vg相同，也就是说，该误差放大电路检测差动电阻传感器中间抽头电位Vc与大地电位Vg之间的差值，并放大输出误差控制信号Vadj，反向改变可控电流恒流差分激励电路输出信号的共模电位值，使得差动电阻传感器中间抽头位值Vc与大地电位Vg一致，使得流经Rc、Zc的电流趋近于零，同时大幅降低流经Za、Zb、Zd、Ze的漏电电流及噪声干扰耦合电流，起到避免电缆漏电及噪声干扰影响测值准确度的作用。

干扰抑制电路的优选电路结构如图5所示，采用具备高电流输出能力的电流反馈运算放大器U41构成大地噪声干扰抑制电路，干扰抑制电路通过R42采样设备接地端电流，并放大产生与干扰信号相位相反的高电流输出能力补偿信号，并将该补偿信号加载到设备接地端，可显著地降低大地电位Vg的幅值，从而大大降低通过电缆漏电阻抗及分布电容耦合到电缆的噪声干扰信号强度，大大消减其对测值准确度的影响。也就是说，该干扰抑制电路检测设备接地端流过的干扰噪声电流，经放大产生足够功率的反向补偿信号，并将该补偿信号加载到设备接地端以抵消掉大地噪声信号，可显著地降低设备接地端的噪声信号强度。

差分测量电路的优选电路结构如图6所示，差分测量电路包括多路电子开关W3-W8、激励电流测量端Vi+以及与可控电流恒流差分激励电路相对应的对地高阻的差分放大及滤波电路，多路电子开关W3-W8分别连接激励电流测量端Vi+以及差动电阻传感器的激励端、测量端Va、Vb、Vc、Vd，差分放大及滤波电路包括仪表放大器U62和采用低失调电压运算放大器U61的二阶低通滤波器，图中的Vref为参考电位端且其值为AD转换参考电压的1/2，Vadc为AD转换器输入端。该实施例通过仪表放大器U62、低失调电压运算放大器U61结合电容电阻等器件构成高输入阻抗的差分放大及滤波电路，利用仪表放大器U62的高共模抑制比特性滤除被测信号的共模干扰部分，再经低失调电压运算放大器U61构成的二阶低通滤波器滤除差模带外噪声后，送入后端高精度AD转换器采集得到测量值，通过多路电子开关W3-W8的通断组合采集差动电阻传感器的测值。由U61构成的二阶低通滤波器的带宽选择与快速测量要求相匹配，其稳定时间控制在信号选通后15ms至18ms之间，AD转换器在信号选通后20ms时刻开始连续采样转换，AD转换准确地持续20ms，获得足够多的数据后，再通过粗大数据过滤及求平均算法得到最终测量数据，以获得最佳的50Hz干扰抑制效果。

测量差动电阻传感器(简称传感器)时，根据传感器的总电阻值范围，MCU采用合适的W1、W2通断组合，选择特定的激励电流值激励差动电阻传感器，等待电路稳定后，分别测量传感器的电阻比值及总电阻值。测量传感器的电阻比值时，控制(见图6所示的差分测量电路)中的电子开关W5、W6开通，W3、W4、W7、W8关断，测量传感器的一电阻臂Rs1两端电压，再控制W7、W8开通，W3、W4、W5、W6关断，测量传感器内的另一电阻臂Rs2两端电压，再通过MCU计算得到电阻比值。测量传感器的总电阻值时，控制W3、W4开通，W5、W6、W7、W8关断，测量高精度参考电阻R10(见图3A所示的可控电流恒流差分激励电路)两端电压，再控制W5、W8开通，W3、W4、W6、W7关断，测量传感器的两电阻臂Rs1、Rs2总电压，再经计算得到传感器的总电阻值。

需要特别说明的是，上述图3A、图4、图5以及图6所示电路均为优选实施例，而非唯一实施方式，本发明抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置中的各电路均可以采用除上述实施例外的其它能够实现各电路功能的电路结构，以可控电流恒流差分激励电路为例，除图3A所示电路结构外，还可以采用图3B所示结构，其不采用PNP三极管对管和NPN三极管对管，也不采用电子开关，而是直接通过如U1所代表的LT1994来实现，LT1994为高精度、极低噪声、低失真、全差分输入/输出放大器，LT1994的输出共模电压与输入共模电压无关，通过在Vocm引脚上施加电压Vadj来进行调节，也就是说其同样具备差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端Vadj，Vset为设定恒流差分激励输出电流值的控制电压，图3B所示的可控电流恒流差分激励电路同样能够产生平衡激励电流激励信号，激励差动电阻传感器。

本发明所涉及的主动抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置，其可控电流恒流差分激励电路、误差放大电路、差分测量电路和干扰抑制电路相互配合，协同工作，采用对地高阻的差分对称电流激励方式、对地高阻差分高精度测量方式，保证激励电路及测量电路对噪声干扰呈现高阻对称特性，从而使得干扰信号呈现共模特性，由测量电路的高共模抑制比特性去除噪声干扰。误差放大电路与可控电流恒流差分激励电路配合工作，保证差动电阻传感器中间抽头处电位与大地等电位，极大地降低了电缆芯线对地漏电电流及噪声干扰耦合电流，从而保证电缆绝缘电阻远低于100kΩ的规范要求值时，仍可准确采集差动电阻传感器的测值。优选地可以将图3A所示的可控电流恒流差分激励电路中的电容C1、C2限制电路带宽，图4所示的误差放大电路中的电阻R24和C21、图5所示的干扰抑制电路中的电阻R43和C41分别构成比例积分电路，调整高频响应相位关系，避免电路振荡。采用电容补偿恒流差分激励回路及误差放大回路反馈信号相位，在避免因电缆分布电容、分布电感引起电路自激振荡的同时，同时还起到过滤高频噪声的作用，且不会显著地延长电路稳定的暂态过程。

本发明还涉及一种抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的方法，该方法与上述的抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置相对应，可以理解为是上述抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置的实现方法，该方法采用可控电流恒流差分激励源产生平衡对称激励电流激励信号，进而激励差动电阻传感器，形成激励电路，设置差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端；再进行误差放大，即放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差，并输出控制电平控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同；构建测量电路，采用差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除共模干扰，通过多路电子开关的通断组合采集差动电阻传感器的测值。该方法优选还进行干扰抑制，通过电流反馈运算放大器放大产生与干扰信号相位相反的高电流输出能力补偿信号，并将所述补偿信号加载到接地端以降低大地电位值。

具体地，采用可控电流恒流差分激励源产生平衡激励电流激励信号可参考图3A或图3B所示，以图3A为例，是采用PNP三极管对管Q1、Q2和NPN三极管对管Q3、Q4构成可控电流恒流差分激励源，产生平衡激励电流差分激励信号并形成激励回路，通过控制两电子开关W1、W2的通断组合产生四档激励电流，用于激励不同总电阻值的差动电阻传感器，通过控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端的值来动态调整差分激励信号的共模电位值。采用如图4所示的零漂移低噪声运算放大器放大差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位之间的电位差构成差动电阻传感器中间抽头电位追踪误差信号放大电路，输出控制电平控制差动电阻传感器中间抽头电位追踪控制端，调整激励回路输出的共模电位值，强制差动电阻传感器中间抽头电位值与大地电位值相同。参考如图5所示的电路图进行干扰抑制，采用如图6所示的差分放大及滤波电路，其包括仪表放大器和采用低失调电压运算放大器的二阶低通滤波器，利用仪表放大器的高共模抑制比特性滤除被测信号的共模干扰部分，再经采用低失调电压运算放大器的二阶低通滤波器滤除差模带外噪声后，送入后端AD转换器采集进而得到测量值。

本发明涉及的主动抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的方法，进行干扰抑制，具体可通过噪声干扰抑制电路检测设备接地端的干扰噪声电流，并生成与干扰噪声反相的、有足够功率的补偿信号，并将该信号加载到接地端抵消干扰信号，可显著地降低大地噪声对激励电路、测量电路的干扰；采用对地高阻的差分对称电流激励方式、对地高阻差分高精度测量方式，保证激励及测量电路对噪声干扰呈现高阻对称特性，从而使得干扰噪声信号呈现共模特性便于共模滤波，采用差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除共模干扰；该方法采用可控电流恒流差分激励源并进行误差放大两者相互配合工作，以主动控制差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位相等，保证差动电阻传感器中间抽头处电位与大地等电位，将残余大地噪声与测量回路的耦合度降至最低，结合差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除残余的共模干扰，极大地降低了电缆芯线对地漏电电流及噪声干扰耦合电流，从而保证电缆绝缘电阻远低于100kΩ的规范要求值时，仍可准确采集差动电阻传感器的测值。

本发明优选的主动抑制差动电阻传感器电缆对地漏电及共模干扰的装置和方法，实施例采用可编程电流恒流差分激励电路、零漂移低噪声误差放大电路、高输入阻抗差分放大及滤波电路以及大地噪声干扰抑制电路，构成差动电阻传感器测量系统。采用主动抵消噪声干扰的方法显著地降低大地噪声干扰强度；主动控制差动电阻传感器中间抽头电位与大地电位相等，将残余大地噪声与测量回路的耦合度降至最低；相对大地呈高阻抗特性的激励回路及测量回路使得残余大地噪声干扰的影响呈现为共模干扰特性，并由差分放大及滤波电路的高共模抑制比特性去除残余的共模干扰；差模滤波带宽与快速测量相匹配，在有效滤除带外噪声的同时并不显著地增加电路稳定的暂态过程。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。