专利名称：直流电流下的人体电阻测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及人体电阻测量装置及测量方法，特别是涉及一种直流电流下的人体电阻测量装置及测量方法。
背景技术：
在大量安全事故中触电事故居于首位。有些人(尤其是女性)对电比较敏感，也有些人相对比较迟钝，即使在同一触电事故中，伤势的轻重也因人而异，这些现象都与一个重要因素一一人体电阻有关。在研究电力系统安全电压时，人们发现相同的电压对不同的人体电阻存在着不同的危险，因此测量人体电阻对于确定安全电压、如何避免人触电具有重要意义。
目前国外对人体电阻的取值，通常都是参照美国EPRI的推荐值，美国EPRI推荐人体两个脚之间的电阻值取1000Q。目前国内尚未专门开展过大规模的人体电阻测量试验，因此本领域技术人员亟待开发出使用方便、测量准确的人体电阻测量装置及测量方法，测量获取详实的人体电阻相关数据，为相关电气设备的安全性能设计提供依据，以减少触电事故的发生。同时，此举对我国直流接地极跨步电压设计，丰富我国直流接地的科研试验数据都具有重大的意义。
在此之前，公开号为CN1528239A的中国发明专利公开了 一种人体电阻测量电路，它包括由运算放大器、并接在运算放大器反向输出端的电容和电极、并接在运算放大器同向输出端的电阻和电极构成的自激振荡电路；由NPN晶体管和分别串接在NPN晶体管基极和集电极上的电阻构成波形整形电路；自激振荡电路的运算放大器之输出电压端与波形整形电路的NPN晶体管之基极连接，NPN晶体管集电极并接有信号输出端。其仅能粗略测量出人体电阻。由于人体电阻是一个不固定的数值，与测量时电极与人体接触电阻关系甚大，其变化范围可以从几欧姆，到几兆欧姆之间变化。现有的人体电阻测量电路不仅操作复杂、不便携带，而且测量误差较大、安全性能较差。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种易于携带、操作方便、测量准确、安全性能较高的直流电流下的人体电阻测量装置及测量方法。
本发明提供的直流电流下的人体电阻测量装置，包括直流电源、电流表、电压表以及顺次连接的A/D转换电路、主控制器、液晶显示器，所述电压表、电流表均通过A/D转换电路与主控制器相连，它还包括测量时与人体双脚接触的接触导通机构，所述接触导通机构由两个内置导电溶液和电极板的绝缘容器构成，所述电极板浸于导电溶液内，且处在绝缘容器的内底部， 一个绝缘容器内的电极板与所述直流电源的一端电连接，另 一个绝缘容器内的电极板通过所述电流表与所述直流电源的另 一端电连接， 一个绝缘容器内的电极板与所述电压表的一端电连接，另一个绝缘容器内的电极板与所述电压表的另一端电连接。
在上述技术方案中，所述导电溶液采用质量百分比为10%的盐水溶液，溶液深度为3 5毫米；所述电极板采用铜电极板；所述绝缘容器采用塑料材料制成。
在上述技术方案中，所述直流电源、电流表以及被测量人体所形成的回路中连接有开关，所述直流电源釆用可调稳压直流电源，其电
5压调节范围为0~55V,输出电流范围为0~30mA。
本发明还提供一种直流电流下的人体电阻测量方法，包括以下步骤被测量人体双脚分别置于两个绝缘容器内底部浸在导电溶液中的电极板上，导通由被测量人体双脚间电阻、电流表、直流电源形成的回路，该回路中的被测量人体双脚间电阻两端并联一 电压表；电流表、电压表采集到的电流、电压信号分别经A/D转换处理后送入主控制器，主控制器根据欧姆定律，对接收到的经A/D转换处理后的电流、电压信号进行计算，得出被测量人员双脚间电阻，作为被测量人员的人体电阻值，由液晶显示器显示该人体电阻值。
在上述技术方案中，所述导电溶液采用质量百分比为10%的盐水溶液，溶液深度为3 5毫米；所述电极板采用铜电极板；所述绝缘容器采用塑料材料制成。
本发明的优点在于
1 、使用本发明提供的直流电流下的人体电阻测量装置进行测量时，将人脚与电极板之间的接触面浸入质量百分比为10%的盐水中，减小了人脚与电极板之间的接触电阻，使测量更加准确；
2、 本发明提供的直流电流下的人体电阻测量装置，不仅测量方便，而且重量轻、体积小、易于携带；
3、 本发明提供的直流电流下的人体电阻测量装置，最大输出电流为30mA,对人体无伤害，安全性能较高；
4、 本发明提供的直流电流下的人体电阻测量装置，在测量人体电阻的同时还可以测出人体感知电流，为相关电气设备的安全性能设计提供更多依据。
图1为本发明直流电流下的人体电阻测量装置的^t妄线示意图；图2为本发明直流电流下的人体电阻测量装置的结构框图； 图3为本发明直流电流下的人体电阻测量装置的电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施 例不应理解为对本发明的限制。
国际电工委员会IEC出版物(1974-479)认为，在直流和工频的 情况下，人体电阻可—见为一无感电阻，这个电阻通常是指人的一只手 到两只脚间，或从一只脚到另一只脚间的电阻。本发明实施例采用人 体^又脚间电阻作为人体电阻。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供的直流电流下的人体电 阻测量装置，包括直流电源、电流表、电压表以及顺次连接的A/D 转换电路、主控制器、液晶显示器，电压表、电流表均通过A/D转 换电路与主控制器相连，它还包括测量时与人体双脚接触的接触导通 机构，接触导通机构由两个内置导电溶液和电极板的绝缘容器构成， 电极板浸于导电溶液内，且处在绝缘容器的内底部，导电溶液采用质 量百分比为10%的盐水溶液，溶液深度为3~5毫米；电极板采用铜电 极板；绝缘容器采用塑料材料制成的容器。 一个绝缘容器内的电极板 与所述直流电源的一端电连接，另 一个绝缘容器内的电4及板通过所述 电流表与所述直流电源的另 一端电连接， 一个绝缘容器内的电极板与 所述电压表的一端电连接，另 一个绝缘容器内的电极板与所述电压表 的另一端电连接。直流电源、电流表以及净皮测量人体所形成的回路中 连接有开关K，直流电源采用可调稳压直流电源，其电压调节范围为 0~55V,输出电流范围为0 30mA。
对应上述直流电流下的人体电阻测量装置，本发明还提供一种直 流电流下的人体电阻测量方法，包括以下步骤被测量人体双脚分别置于两个绝缘容器内底部浸在导电溶液中的电极板上，导通由被测量
人体双脚间电阻、电流表、直流电源形成的回^各，该回路中的#:测量
人体双脚间电阻两端并Jf关一电压表；导电溶液采用质量百分比为10%
的盐水溶液，溶液深度为3 5毫米；电极板采用铜电扨j反；绝缘容器 釆用塑料材料制成的容器。电流表、电压表采集到的电流、电压信号 分别经A/D转换处理后送入主控制器，主控制器根据欧姆定律，对 接收到的经A/D转换处理后的电流、电压信号进行计算，得出被测 量人员双脚间电阻，作为被测量人员的人体电阻值，由液晶显示器显 示该人体电阻值。
利用本发明直流电流下的人体电阻测量装置测量人体电阻时进 行的接线参见图1所示，为了尽量减小人脚与电极表面的接触电阻 Rl对测量结果人体电阻R2的影响，综合考虑绝缘材料的性价比与实 验结果的准确性，试验时可以使用两个塑料盆作为试验槽，将20x 20cm的铜电极板放置其中，将人脚与电极板之间的接触面浸入质量 百分比为10%的盐水溶液中(其电阻率为1.53Q*m)，盐水溶液的深 度约为3~5mm，以刚好能没过铜电极板使脚掌全部接触到液面为准， 每个塑料盆中约用盐水溶液1500ml。试验时，受试者两脚分别站在 盛好盐水的两个塑料盆中，从受试者的一只脚脚底的铜板电极上注入 直流电流，通过人体和受试者的另一只脚，与另一个盆中铜板电极构 成回路。
本发明直流电流下的人体电阻测量装置测量的结构框图参见图2 所示，其核心部分包括主控制器、电压采样电路、电流采样电路和直 流稳压电源，其电压可在0-55V之间进行调节。实际操作中，还可 以接入键盘，将4建盘连在主控制器上。工作时，通过直流稳压电源产 生一个测量用的直流电流流过人体，由电压采样电路、电流釆样电路分别把采集到的信号送入A/D转换器进行转换，主控器根据欧姆定 律将人体电阻计算出来，然后传送给液晶显示器显示。本发明最大输 出电压为55V，最大输出电流为30mA,可连续工作3Ah以上。
本发明的工作原理如下本发明直流电流下的人体电阻测量装置 测量釆用一个可调稳压电源提供给一个直流输出电流，当电流流itA 体时，产生两个信号电压信号和电流信号。通过电压釆样电路和电 流采样电路把采集到的信号送入A/D转换器进行模拟/数字转换，根 据欧姆定律，主控制器用人体上产生的电压信号除以整个回路的电流 信号，得到人体的电阻阻值，并将运算后的结果送液晶屏显示。本发 明的等效电路图参见图3所示。
使用本发明直流电流下的人体电阻测量装置测量人体电阻时操 作步骤如下1、按照图l正确连接测量电路；2、开机，自检后，按 "测量"键进行测量；3、读取测量值。
本发明的使用范围与注意事项
(1) 本发明适用于测量人体电阻，测量时保证双脚与浸入在质 量百分比为10%的盐水溶液中的铜电极板接触良好，以减小人脚与铜 电极板之间的接触电阻；
(2) 本发明测量人体电阻时，应保证测量线路连接正确，防止 造成人身伤害。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不 脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于 本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技 术人员公知的现有技术。
权利要求
1、一种直流电流下的人体电阻测量装置，包括直流电源、电流表、电压表以及顺次连接的A/D转换电路、主控制器、液晶显示器，所述电压表、电流表均通过A/D转换电路与主控制器相连，其特征在于它还包括测量时与人体双脚接触的接触导通机构，所述接触导通机构由两个内置导电溶液和电极板的绝缘容器构成，所述电极板浸于导电溶液内，且处在绝缘容器的内底部，一个绝缘容器内的电极板与所述直流电源的一端电连接，另一个绝缘容器内的电极板通过所述电流表与所述直流电源的另一端电连接，一个绝缘容器内的电极板与所述电压表的一端电连接，另一个绝缘容器内的电极板与所述电压表的另一端电连接。
2、 如权利要求1所述的直流电流下的人体电阻测量装置，其特 征在于所述导电溶液采用质量百分比为10%的盐水溶液，溶液深度 为3~5毫米。
3、 如权利要求1所述的直流电流下的人体电阻测量装置，其特 征在于所述电极板采用铜电极板。
4、 如权利要求1所述的直流电流下的人体电阻测量装置，其特 征在于'.所述绝缘容器采用塑料材料制成。
5、 如权利要求1所述的直流电流下的人体电阻测量装置，其特 征在于所述直流电源、电流表以及被测量人体所形成的回路中连接 有开关。
6、 如权利要求1所述的直流电流下的人体电阻测量装置，其特 征在于所述直流电源采用可调稳压直流电源，其电压调节范围为 0~55V,输出电流范围为0~30mA。
7、 一种直流电流下的人体电阻测量方法，其特征在于包括以下步骤被测量人体双脚分别置于两个绝缘容器内底部浸在导电溶液中 的电极板上，导通由被测量人体双脚间电阻、电流表、直流电源形成 的回路，该回路中的被测量人体双脚间电阻两端并联一电压表；电流 表、电压表采集到的电流、电压信号分别经A/D转换处理后送入主 控制器，主控制器根据欧姆定律，对接收到的经A/D转换处理后的 电流、电压信号进行计算，得出被测量人员双脚间电阻，作为被测量 人员的人体电阻值，由液晶显示器显示该人体电阻值。
8、 如权利要求7所述的直流电流下的人体电阻测量方法，其特 征在于所述导电溶液采用质量百分比为10%的盐水溶液，溶液深度 为3 5毫米。
9、 如权利要求7所述的直流电流下的人体电阻测量方法，其特 征在于所述电极板采用铜电极板。
10、 如权利要求7所述的直流电流下的人体电阻测量方法，其特 征在于所述绝缘容器采用塑料材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种直流电流下的人体电阻测量装置及测量方法。该测量装置包括直流电源、电流表、电压表以及顺次连接的A/D转换电路、主控制器、液晶显示器，电压表、电流表均通过A/D转换电路与主控制器相连，它还包括测量时与人体双脚接触的接触导通机构，其由两个内置导电溶液和电极板的绝缘容器构成，电极板浸于导电溶液内且处在绝缘容器的内底部，一绝缘容器内的电极板与直流电源一端电连接，另一绝缘容器内的电极板通过电流表与直流电源另一端电连接，一绝缘容器内的电极板与电压表一端电连接，另一电极板与电压表另一端电连接。该测量装置易于携带、操作方便、测量准确、安全性能较高。本发明还提供了与该测量装置对应的测量方法。
文档编号G01R27/08GK101650388SQ20091006399
公开日2010年2月17日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者杜忠东, 董晓辉, 进 谭 申请人:国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司