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专利名称：积分式接触电阻测量系统及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种电阻測量系统及测量方法。
背景技术：
接触电阻测量属于微电阻测量。该类测量系统的基本原理为伏安法，又可细分为直流法、交流法和脉冲法等。直流法中，用已知的恒定电流激励被测接触对，通过放大并测量接触对电压来计算被测阻值。为了达到较高的分辨率，就必须提高电压放放大器的放大倍数，或者提高激励电流，由此带来了噪声増大、稳定性差和能耗增大等问题。 交流法中，采用交流电流激励被测接触对，并用无源器件——变压器作为电压放大元件，大大减小了放大噪声。但又引入了新的问题低频变压器体积和重量较大，而高频下导体又会受到趋肤效应的影响，使实测阻值变大(与测试频率有夫)。脉冲法中，用一定峰值的电流脉冲激励接触对，可大大减小能耗，不足之处是这种方法对脉冲峰值十分敏感，而峰值(尤其是窄峰)较难测准，因此准确性难以提高。

发明内容
本发明是为了解决接触电阻测量方法的数据稳定性差、准确性低的问题，从而提供一种积分式接触电阻测量系统及测量方法。积分式接触电阻测量系统，它包括可控恒流源、标准检流电阻、高阻低倍率电压放大器、模拟积分器、量程切换开关、电压跟随器、多路AD转换器和单片机；可控电流源的电源输出端与待测部件的一端连接；所述待测部件的另一端与标准检流电阻的一端连接；所述标准检流电阻的另一端连接电源地；高阻低倍率电压放大器采集待测部件两端的电压；所述高阻低倍率电压放大器的电压信号输出端与模拟积分器的电压信号输入端连接；所述模拟积分器的积分数据输出端与多路AD转换器的一路模拟信号输入端连接；模拟积分器的调整信号输入端与量程切換开关连接；电压跟随器采集标准检流电阻与电源地之间的电压；所述电压跟随器的电压信号输出端与多路AD转换器的一路模拟信号输入端连接；多路AD转换器的AD转换信号输出端与单片机的AD转换信号输入端连接；所述单片机的电流控制信号输出端与可控恒流源的电流控制信号输入端连接；所述单片机的积分器控制信号输出端与模拟积分器的复位信号输入端连接。基于上述装置的积分式接触电阻测量方法，它由以下步骤实现步骤一、通过单片机控制可控电流源输出恒流信号施加给待测部件，采用高阻低倍率电压放大器采集待测部件两端的端电压，并将采集的电压信号放大后输出给模拟积分器；采用电压跟随器采集标准检流电阻与电源地之间的电压获得低阻抗输出电压U1,并将该电压U1输入至多路AD转换器；步骤ニ、采用量程切换开关设定模拟积分器的积分常数，采用模拟积分器对步骤一中放大后电压进行模拟积分，并将积分结果发送至多路AD转换器；步骤三、采用单片机接收多路AD转换器中的低阻抗输出电压U1和模拟积分值UT，
并根据公式
rr UtUx =计算待测部件的两端电压Ux ；式中τη是模拟积分器的积分常数汸是高阻低倍率电压放大器的増益倍数汀是 积分时间；并根据公式1 ニ 丈计算通过待测部件的激励电流I ;式中RMf是标准检流电阻的阻值；步骤四、将步骤三获得的待测部件的两端电压Ux和通过待测部件的激励电流I相除，从而获得待测部件的电阻值；从而实现积分式接触电阻的測量。采用液晶显示�？槎曰竦玫拇獠考淖柚到邢允�。采用键盘对通过待测部件的激励电流I进行设定。单片机通过ー个IO ロ对模拟积分器实施复位操作。模拟积分器输出模拟积分值Ut的幅度是多路AD转换器參考电压的1/Γ3/4。本发明的接触电阻测量方法的数据稳定性强、准确性高。


图I是本发明的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图I说明本具体实施方式
，积分式接触电阻测量系统，它包括可控恒流源I、标准检流电阻3、高阻低倍率电压放大器4、模拟积分器5、量程切换开关6、电压跟随器7、多路AD转换器8和单片机9 ；可控电流源I的电源输出端与待测部件2的一端连接；所述待测部件2的另一端与标准检流电阻3的一端连接；所述标准检流电阻3的另一端连接电源地；高阻低倍率电压放大器4采集待测部件2两端的电压；所述高阻低倍率电压放大器4的电压信号输出端与模拟积分器5的电压信号输入端连接；所述模拟积分器5的积分数据输出端与多路AD转换器8的一路模拟信号输入端连接；模拟积分器5的调整信号输入端与量程切换开关6连接；电压跟随器7采集标准检流电阻3与电源地之间的电压；所述电压跟随器7的电压信号输出端与多路AD转换器8的一路模拟信号输入端连接；多路AD转换器8的AD转换信号输出端与单片机9的AD转换信号输入端连接；所述单片机9的电流控制信号输出端与可控恒流源I的电流控制信号输入端连接；所述单片机9的积分器控制信号输出端与模拟积分器5的复位信号输入端连接。本发明的效果I、模拟积分器具有噪声敏感度低的特性，能够提供比以往接触电阻测量系统更好的数据稳定性。2、从目前已有接触电阻测量系统的原理来看，被测接触对两端电压Ux 是最难测准的參数，其原因是在不同的激励电流下，Ux的动态范围太大，可达从InV量级直至IV量级。因此前置电压放大器的増益倍数需根据測量范围进行切換，由此带来运放失调电压补偿困难的问题，出现同一阻值在不同档位下的測量结果不一致的不良现象。而本发明所涉及的这种积分式接触电阻测量系统，其电压放大器的放大倍率固定且较小(不超过100倍)，其好处是运放失调电压的补偿简单，完全克服了上述不一致问题，而且易于降低放大器的噪声系数，測量系统的信噪比容易保证。3、通过改变积分常数切換量程，仅需ー个单刀多掷开关就可实现，结构简单，易于维护。4、測量系统以软件方式动态调整模拟积分器5的积分时间T，使模拟积分器输出电压UT的幅度位于多路AD转换器8參考电压的1/Γ3/4范围内，能够充分利用这段最佳线性范围。
具体实施方式
ニ、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的积分式接触电阻测量系统的区别在于，它还包括液晶显示�？�10，所述液晶显示�？�10的显示信号输入端与单片机9的显示信号输出端连接。
具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的积分式接触电阻测量系统的区别在于，它还包括键盘11，所述键盘11的键盘信号输出端与单片机11的键盘信号输入端连接。
具体实施方式
四、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的积分式接触电阻测量系统的区别在于，高阻低倍率电压放大器4的阻值大于1ΜΩ ;倍率的范围是1-100。
具体实施方式
五、基于具体实施方式
一的积分式接触电阻测量方法，它由以下步骤实现步骤一、通过单片机9控制可控电流源I输出恒流信号施加给待测部件2，采用高阻低倍率电压放大器4采集待测部件2两端的端电压，并将采集的电压信号放大后输出给模拟积分器5 ；采用电压跟随器7采集标准检流电阻3与电源地之间的电压获得低阻抗输出电压U1,并将该电压U1输入至多路AD转换器8 ；步骤ニ、采用量程切换开关6设定模拟积分器5的积分常数，采用模拟积分器5对步骤一中放大后电压进行模拟积分，并将积分结果发送至多路AD转换器8 ；步骤三、采用单片机9接收多路AD转换器8中的低阻抗输出电压U1和模拟积分值Ut，并根据公式
权利要求
1.积分式接触电阻测量系统，其特征是它包括可控恒流源(I)、标准检流电阻(3)、高阻低倍率电压放大器(4)、模拟积分器(5)、量程切换开关(6)、电压跟随器(7)、多路AD转换器(8)和单片机(9); 可控电流源(I)的电源输出端与待测部件(2)的一端连接；所述待测部件(2)的另一端与标准检流电阻(3)的一端连接；所述标准检流电阻(3)的另一端连接电源地； 高阻低倍率电压放大器(4)采集待测部件(2)两端的电压；所述高阻低倍率电压放大器(4)的电压信号输出端与模拟积分器(5)的电压信号输入端连接；所述模拟积分器(5)的积分数据输出端与多路AD转换器(8)的一路模拟信号输入端连接；模拟积分器(5)的调整信号输入端与量程切换开关(6)连接； 电压跟随器(7 )采集标准检流电阻(3 )与电源地之间的电压；所述电压跟随器(7 )的电压信号输出端与多路AD转换器(8)的一路模拟信号输入端连接； 多路AD转换器(8)的AD转换信号输出端与单片机(9)的AD转换信号输入端连接；所述单片机(9)的电流控制信号输出端与可控恒流源(I)的电流控制信号输入端连接；所述单片机(9)的积分器控制信号输出端与模拟积分器(5)的复位信号输入端连接。
2.根据权利要求I所述的积分式接触电阻测量系统，其特征在于它还包括液晶显示�？�(10)，所述液晶显示�？�(10)的显示信号输入端与单片机(9)的显示信号输出端连接。
3.根据权利要求I所述的积分式接触电阻测量系统，其特征在于它还包括键盘(11)，所述键盘(11)的键盘信号输出端与单片机(11)的键盘信号输入端连接。
4.根据权利要求I所述的积分式接触电阻测量系统，其特征在于高阻低倍率电压放大器(4)的阻值大于1ΜΩ ;倍率的范围是1_100。
[5.基于权利要求I的积分式接触电阻测量方法，其特征是它由以下步骤实现 步骤一、通过单片机(9)控制可控电流源(I)输出恒流信号施加给待测部件(2)，采用高阻低倍率电压放大器(4)采集待测部件(2)两端的端电压，并将采集的电压信号放大后输出给模拟积分器(5)； 采用电压跟随器(7 )采集标准检流电阻(3 )与电源地之间的电压获得低阻抗输出电压U1,并将该电压U1输入至多路AD转换器(8)； 步骤二、采用量程切换开关(6)设定模拟积分器(5)的积分常数，采用模拟积分器(5)对步骤一中放大后电压进行模拟积分，并将积分结果发送至多路AD转换器(8); 步骤三、采用单片机(9)接收多路AD转换器(8)中的低阻抗输出电压U1和模拟积分值UT，并根据公式
5.根据权利要求4所述的积分式接触电阻测量方法，其特征在于采用液晶显示�？�(10)对获得的待测部件(2)的阻值进行显示。
6.根据权利要求4所述的积分式接触电阻测量方法，其特征在于采用键盘(11)对通过待测部件(2)的激励电流I进行设定。
7.根据权利要求4所述的积分式接触电阻测量方法，其特征在于单片机(9)通过一个 IO 口对模拟积分器(5)实施复位操作。
8.根据权利要求4所述的积分式接触电阻测量方法，其特征在于模拟积分器(5)输出模拟积分值Ut的幅度是多路AD转换器(8)参考电压的1/Γ3/4。
全文摘要
积分式接触电阻测量系统及测量方法，涉及一种电阻测量系统及测量方法。它是为了解决接触电阻测量方法的数据稳定性差、准确性低的问题。它采用高阻低倍率电压放大器采集待测部件两端的电压，并将采集的电压进行放大；采用电压跟随器采集待测部件和标准检流电阻之间的电压，并进行隔离，获得低阻抗输出电压，然后将该低阻抗输出电压输入至多路AD转换器；采用量程切换开关设定模拟积分器的积分常数，采用模拟积分器对放大后电压进行模拟积分；采用单片机计算待测部件的两端电压和通过待测部件的激励电流，从而获得待测部件的电阻值；实现积分式接触电阻的测量。本发明适用于接触电阻的测量。
文档编号G01R27/08GK102707149SQ20121021836
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者任万滨, 周志凯, 曹晟, 武剑, 陈宇 申请人:哈尔滨工业大学