专利名称：一种快速测定导体电导率的便携装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量装置领域，尤其涉及一种检测导体(导线)电阻率、电导率的测量装置，提供了一种快速测定导体电导率的便携装置。
背景技术：
导体的电阻率值、电导率值是反映导体导电性能的重要物理指标，通过电导率值的测量结果可以进行材质的分选、热处理状态的鉴别以及硬度、耐应力腐蚀性能的评价。目前测量材料电导率、电阻率的方法主要有涡流法、电流-电压降四端电极法、微电阻测量法。针对截面积较大的片状、块状的导体，一般采用涡流法测量快速简单，对于截面积小于涡流探头直径的导体如电线、电缆等，涡流法无法测量，传统检测方法是用单臂或双臂电桥测量法，但由于操作繁琐，测量时间长，还要人工计算出电导率、电阻率的结果值，工作效率极低，而且存在连接导线电阻和接触电阻带来的误差。
近年来市场推出电流-电压降四端子测量法的电阻率测量系统和微电阻测量仪，四端电极测量法在测量微电阻如10-5欧姆数量级电阻，可有效消除连接导线电阻和接触电阻带来的误差，可以替代电桥测量电线电缆电阻率值，操作上比电桥法简单。但仍存在系统庞大、造价高、无法携带到现场和野外操作，很多在电阻率测量中必备的功能如测量时恒流电流的选择、正反向电流的输入、导体材料温度系数的校正等未能实现最佳自动控制，测量的准确度、重现性仍难确保。另外测量的结果值如电导率、电阻率仍需人工或借助计算机求出，效率不高，而且容易产生人为误差。
实用新型内容针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种快速测定导体电导率的便携装置，无需任何人工计算、操作简单、测量准确可靠、检测速度快、一次可完成多种参数的测量；体积小、造价低、携带方便、适用于现场、野外使用。
本实用新型所采用的技术方案是 一种快速测定导体电导率的便携装置，包括智能检测装置及用于定位被测导体的四端电极测试架，所述的智能检测装置是通过单片机控制电路控制数控恒流源电路的输出电流，并通过电流换向电路连接至所述四端电极测试架为其提供检测电流，再通过与四端电极测试架连接的微弱电压放大电路将被测导体的电压信号经过第一A/D转换电路传送至单片机控制电路，所述的电流换向电路连接并受控于单片机控制电路，所述数控恒流源电路与电流检测电路相连接，并通过第二A/D转换电路传送至单片机控制电路，所述的单片机控制电路还与电源电路、温度传感器、键盘和显示器相连接，实时显示温度数据和测量信息。
进一步的，所述的四端电极测试架包括固定支架以及安装于其两端上的一对电压检测定位夹头，固定支架两侧还连接有一对活动的电流输入夹头，所述四端电极测试架是通过设于中部的电缆线端口与所述的检测装置相连接的。
进一步的，所述的单片机控制电路还与R232通讯口相连接。所述的电源电路是通过电池供电的。
本发明是建立在电流-电压降四端电极测量法基础上，当恒定直流电流经本装置电流输入夹头流入导体(导线)，由于导体的电阻存在，恒流直流电流便在导体上产生直流电压降，测量该电压值，根据欧姆定律可求导体两端的电阻值然后依据导体长度L和导体横截面积S，根据导体电阻与电阻率关系求出电阻率ρ值和电导率σ＝1/ρ值。
本实用新型提供的一种快速测定导体电导率的便携装置，具有自动选定恒流源电流、自动电流换向、自动零点校正、自动温度系数校正，相比较于现有技术的有益效果为 (1)本实用新型可实现快速连续检测，克服了传统用单臂，双臂电桥操作繁琐、测量时间长、人工计算工作效率低、及连接导线电阻和接触电阻带来的测量误差。
(2)本实用新型采用电池供电，体积小、造价低，采用单片机控制电路自动完成测量和计算过程，操作简单、测量快速，可方便携带到现场和野外使用。
(3)由于采用数控恒流源电路，单片机控制电路根据检测的电压，按设定的最佳选电流原则自动选定恒流源输出直流电流，克服了电流过大对被测导体的加热效应，电流过小影响测量精度和分辨率，提高了测量速度和测量精度。
(4)本实用新型采用单片机控制电路控制电流换向电路，每一个测量结果都由正、反向两次测量取算术平均值，都进行消除零电压、零电流处理，克服了测量电路零点飘移和人员操作产生的测量误差，保证测量数据的准确性。
图1是本实用新型一种快速测定导体电导率的便携装置的原理框图； 图2是本实用新型四端电极测试架的结构示意图； 图3是本实用新型四端电极测试架底面的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图说明和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种快速测定导体电导率的便携装置，包括智能检测装置及用于定位被测导体的四端电极测试架2，所述的智能检测装置是通过单片机控制电路1控制数控恒流源电路3的输出电流，并通过电流换向电路7连接至所述四端电极测试架2为其提供检测电流，再通过与四端电极测试架2连接的微弱电压放大电路4将被测导体的电压信号经过第一A/D转换电路61传送至单片机控制电路1，所述的电流换向电路7连接并受控于单片机控制电路1，所述数控恒流源电路3与电流检测电路5相连接，并通过第二A/D转换电路62传送至单片机控制电路1，所述的单片机控制电路1还与电源电路8、温度传感器9、键盘10和显示器11相连接，实时显示温度数据和测量信息。所述的单片机控制电路1还与R232通讯口12相连接。所述的电源电路8是通过电池81供电的。
进一步的，如图2和图3所示，所述的四端电极测试架2包括固定支架27以及安装于其两端上的一对电压检测定位夹头21、22，固定支架27两侧还连接有一对活动的电流输入夹头，所述四端电极测试架2是通过设于中部的电缆线端口26与所述的检测装置相连接的。
本实用新型的工作过程是 开机后通过装置的键盘键入被测导体(导线)的直径或截面积，用电流--电压降四端电极测试架上的电压检测定位夹头夹住被测导体两端，再用活动的电流输入夹头夹住电压夹头外侧导体部分，构成一个电流的回路。按测量按键，单片机控制电路进入自动选择数控恒流源电路输出电流程序，电流从小到大逐步增加经电流输入活动夹头流入导体回路，在电压检测定位夹头两端产生一个微弱的直流电压，该电压经微弱电压放大电路近万倍的电压放大后，由第一A/D转换电路送入单片机控制电路，单片机控制电路根据电压检测得到的电压值，按原设定的选电流原则，控制数控恒流源输出最合适的直流电流。电流选定后，单片机控制电路进入电导率、电阻率的测量程序。首先系统进入正向电压和正向电流测量，单片机控制电路控制电流换向电路正向导通，电流从活动的电流输入夹头23流入导体，从活动的电流输入夹头24流出导体，此时单片机控制电路先令数控恒流源输出零电流，经电流换向电路通过连接电缆及电缆线端口26接至四端电极测试架上活动的电流输入夹头23、24，零电流从电流输入夹头23流入导体，电流输入夹头24流出导体形成回路，在电压检测定位夹夹头21、22两端产生正向零电压，经微弱电压放大电路、第一A/D转换电路送入单片机控制电路，得到正向零电压的测量值。数控恒流源电路的正向零电流检测信号，经电流检测电路、第二A/D转换电路送入单片机控制电路得到正向零电流的测量值。接着单片机控制电路又令数控恒流源电路输出已选定的直流电流，该电流流入流出被测导体路线与正向零电流流经的路线一样，在导体上产生一个正向微弱直流电压，经微弱电压放大电路、第一A/D转换电路送入单片机控制电路，经单片机数据处理消除正向零电压影响得到正向电压测量准确值V正。同时数控恒流源电路正向电流检测信号，经电流检测电路、第二A/D转换电路送入单片机控制电路，经单片机数据处理消除零电流影响得到正向电流测量准确值I正。
其次，系统进入反向电压和反向电流测量，单片机控制电路控制电流换向电路反向导通，电流从活动的电流输入夹头24流入导体，从活动的电流输入夹头24流出。其余检测过程与正向测量相同，最终得到了消除反向零电压影响的反向电压测量准确值V反和消除反向零电流影响的反向电流测量准确值I反。
最后，单片机控制电路依据正、反向电压测量准确值，正、反向电流测量准确值用算术平均法求出测量电压的平均值
测量电流的平均值
根据欧姆定律可求出四端测试架上的两个电压检测定位夹头之间导体准确的电阻值，然后单片机控制电路依据两个电压检测定位夹头之间导体距离长度L及测量时键入的导体直径或截面积S，自动计算出被测导体(导线)的电导率、电阻率等测量值，输出给显示器进行显示。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
权利要求1.一种快速测定导体电导率的便携装置，其特征在于包括智能检测装置及用于定位被测导体的四端电极测试架(2)，所述的智能检测装置是通过单片机控制电路(1)控制数控恒流源电路(3)的输出电流，并通过电流换向电路(7)连接至所述四端电极测试架(2)为其提供检测电流，再通过与四端电极测试架(2)连接的微弱电压放大电路(4)将被测导体的电压信号经过第一A/D转换电路(61)传送至单片机控制电路(1)，所述的电流换向电路(7)连接并受控于单片机控制电路(1)，所述数控恒流源电路(3)与电流检测电路(5)相连接，并通过第二A/D转换电路(62)传送至单片机控制电路(1)，所述的单片机控制电路(1)还与电源电路(8)、温度传感器(9)、键盘(10)和显示器(11)相连接，实时显示温度数据和测量信息。
2.根据权利要求1所述的一种快速测定电导率的便携装置，其特征在于所述的四端电极测试架(2)包括固定支架(27)以及安装于其两端上的一对电压检测定位夹头(21、22)，固定支架(27)两侧还连接有一对活动的电流输入夹头，所述四端电极测试架(2)是通过设于中部的电缆线端口(26)与所述的检测装置相连接的。
3.根据权利要求1所述的一种快速测定电导率的便携装置，其特征在于所述的单片机控制电路(1)还与R232通讯口(12)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种快速测定电导率的便携装置，其特征在于所述的电源电路(8)是通过电池(81)供电的。
专利摘要本实用新型涉及测量装置领域，提供了一种快速测定导体电导率的便携装置，包括智能检测装置及用于定位被测导体的四端电极测试架，所述的智能检测装置是通过单片机控制电路控制数控恒流源电路的输出电流，并连接至四端电极测试架，再通过微弱电压放大电路将被测导体的电压信号经过第一A/D转换电路传送至单片机控制电路，所述数控恒流源电路与电流检测电路相连接，并通过第二A/D转换电路传送至单片机控制电路进行处理。本实用新型提供一种快速测定导体电导率的便携装置，无需任何人工计算、操作简单、测量准确可靠、检测速度快、一次可完成多种参数的测量；体积小、造价低、携带方便、适用于现场、野外使用。
文档编号G01R27/08GK201562017SQ20092026275
公开日2010年8月25日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者蔡胜利 申请人:蔡胜利