专利名称：直流微电阻测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及直流微电阻測量系统，属于測量技术领域。
背景技术：
接触电阻在电气技术领域中到处都有，接触电阻的阻值一般比较小，接触电阻的測量属于微电阻测量技木。该类测量技术的基本原理为伏安法，所述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部件，通过放大并测量接触对电压来计算被测阻值。由于被测接触电压的动态范围很大，一般可从nV级变化至V级，因此运算放大器必须能够进行准确的放大倍率切換，以使放大后的电压位于后续模数转换电路的输入范围内；同时，当被测电阻很小时，接触电压很小，运算放大器失调电压的温度漂移(简称“温漂”)所导致的系统零点漂移就会变得不可忽略，造成测量读数不稳定和误差大。因此采用直流法测微电阻，就必须同时地解决大范围准确变倍和消除零点漂移这两个问题。交流法中，采用交流电流激励被测部件，并用无源器件，一般采用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如果变压器采用低频变压器，低频变压器体积和重量较大，不适于測量系统小型化、便携化，如果采用高频变压器，能够缩小体积和重量，但是在高频下导体又会受到趋肤效应的影响，使实测阻值远大于实际电阻值。脉冲法中，用一定峰值的电流脉冲激励接触对，可大大减小能耗和温升，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。而且，由于测量过程有瞬间大电流，因此易于对其它敏感仪器造成干扰。
发明内容
本发明为了解决现有采用直流、交流法和脉冲法測量电阻值存在的由于放大器的量程和温漂影响测量精度的问题，本发明提出了ー种直流微电阻測量系统。本发明所述的直流微电阻測量系统包括恒流源、标准检流电阻、放大器、电压跟随器、模数转换器和控制电路，恒流源用于给串联连接的待测部件和标准检流电阻提供激励电流；标准检流电阻对地的电压信号经电压跟随器采集后输出给模数转换器，经该模数转换器转换之后输出给控制电路；待测部件两端的电压经放大器采集并放大之后输出给模数转换器，经该模数转换器转换之后输出给控制电路；控制电路中嵌入有软件模块，该软件模块包括端电压测量模块、电流测量模块和电阻计算模块；其中电流测量模块，用于根据电压跟随器输出的端电压Uref和标准检流电阻的阻值Rref计算获得測量电流值
权利要求
1.直流微电阻测量系统，其特征在于，该测试系统包括恒流源(I)、标准检流电阻(3)、放大器(5)、电压跟随器(6)、模数转换器(7)和控制电路(8)，恒流源(I)用于给串联连接的待测部件(2)和标准检流电阻(3)提供激励电流；标准检流电阻(3)对地的电压信号经电压跟随器(6)采集后输出给模数转换器(7)，经该模数转换器(7)转换之后输出给控制电路(8);待测部件(2)两端的电压经放大器采集并放大之后输出给模数转换器(7)，经该模数转换器(7)转换之后输出给控制电路(8)； 控制电路(8 )中嵌入有软件模块，该软件模块包括端电压测量模块、电流测量模块和电阻计算模块；其中 电流测量模块，用于根据电压跟随器输出的端电压Uref和标准检流电阻(3)的阻值Rref计算获得测量电流值
2.根据权利要求I所述的直流微电阻测量系统，其特征在于，所述标准检流电阻(3)采用精密大功率绕线电阻实现。
3.根据权利要求I所述的直流微电阻测量系统，其特征在于，所述放大器(5)采用差分输入放大器实现。
4.根据权利要求I所述的直流微电阻测量系统，其特征在于，所述测试系统还包括模拟开关(4)，控制电路(8)用于控制模拟开关动作，进而实现将放大器的两个输入端连接电源地、或者将放大器的两个输入端分别连接待测部件的两端； 控制电路(8)中嵌的软件模块中的电压测量模块由下述模块组成 正常测量模块用于输出控制信号给模拟开关(4)使放大器的两个输入端接被测部件的两端、测量放大器输出的电压A(Ucontact+Ufloat)，其中Ucontact为被测部件的实际端电压，Ufloat为采集该电压时放大器的温漂电压，A为放大器的放大倍数； 误差测量模块用于输出控制信号给模拟开关(4)使放大器的两个输入端短路并接地、同时将放大器输出的电压AU' float作为测量电压修正值； 修正模块用于根据初步测量电压六卬。_。,+仏1(^)和测量电压修正值AU' flMt计算获得实际测量获得的被测部件的端电压>__为
5.根据权利要求I至4任意一个权利要求所述的直流微电阻测量系统，其特征在于，所述的放大器(5)采用可变倍率放大器,控制电路(8)输出放大器放大倍率控制信号给放大器(5);控制电路(8)中嵌的软件模块还包括放大倍率调整模块用于发送放大器放大倍率控制信号给放大器(5)，使得放大器输出的电压在当前放大倍率下满量程的1/5-4/5之内。
6.根据权利要求5所述的直流微电阻测量系统，其特征在于，所述的放大倍率调整模块由下述两个模块组成当放大器输出的电压值超过放大器当前放大倍率的满量程的五分之四时，输出放大器放大倍率控制信号给放大器(5)减小放大倍率的模块； 当放大器输出的电压值接小于目前放大器当前放大倍率的满量程的五分之一时，输出输出放大器放大倍率控制信号给放大器(5)增加放大倍率的模块。
7.根据权利要求I所述的直流微电阻测量系统，其特征在于，所述测试系统还包括键盘(10)和显示器(9)，所述控制电路(8)接收键盘(10)输入端信息，并发送显示信息给显示器(9)。
8.根据权利要求7所述的直流微电阻测量系统，其特征在于，所述恒流源(I)为可控恒流源，控制电路(8)输出控制信号给恒流源(I)控制其输出电流的大小；控制电路(8)中嵌的软件模块还包括如下模块接收键盘(10)输入的恒流源输出电流的设定电流数值的模块；根据所述设定电流数值发送控制信号给恒流源(I)使其输出相应的电流值的模块；将计算获得的被测部件的电阻值值发送给显示器(9)的模块。
全文摘要
直流微电阻测量系统，涉及直流微电阻测量系统，属于测量技术领域。本发明解决了现有采用直流、交流法和脉冲法测量接触电阻存在的由于放大器的量程和温漂误差影响测量精度的问题。本发明采用恒流源为串联连接的待测接触对和标准检流电阻提供激励电流；标准检流电阻对地的电压信号经电压跟随器实现采集；控制电路中嵌入有用于测量待测接触对的端电压的端电压测量模块、根据标准检流电阻的电压获得电流值的电流测量模块和计算被测接触对的接触电阻的电阻计算模块。本发明采用软件和硬件相结合的方式实现电阻的测量，有效的避免了放大器的量程即温漂对测量精度的影响，可广泛应用于微电阻的测量技术领域。
文档编号G01R27/14GK102841260SQ20121035854
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者任万滨, 薛升俊, 吕辛, 陈宇, 郑艳明 申请人:哈尔滨工业大学