基于cpci计算机微电阻高精度测试装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，包括：为待测电阻提供基准激励的恒流源，用于处理从待测电阻而来的压降信号的信号调理卡，用于采集信号的CPCI采集卡，人机信息交互平台，CPCI计算机；所述恒流源与所述信号调理卡连接；所述信号调理卡与所述CPCI采集卡连接；所述CPCI采集卡与所述人机信息交互平台连接；所述人机信息交互平台与所述CPCI计算机连接。本发明测量精度高，测量精度可达±0.1mΩ；自动化程度高，可实现自动测量、数据自动判定、自动生产测试报表、存档；人机通讯信息丰富，可以录入大量的待测产品信息、测试结果可以图表、文档、动画等形式反馈。
【专利说明】基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电阻测试装置，具体涉及一种基于CPCI计算机微电阻高精度测
试装置。
【背景技术】
[0002]电阻测试装置，是电气安全检查与接地工程竣工验收不可缺少的电子设备工具。包括接地电阻测试装置、绝缘电阻测试装置、直流电阻测量仪、表面电阻测试装置以及回路电阻测试装置。
[0003]现有技术中，没用专门用于火工品等危险品直流微电阻测试仪器装置，主要是由于这些待测对象电阻十分微小，多数为毫欧级，而且由于安全需求要求通过的测试电流必须处于毫安级安全范围内。市面上的毫欧计测试电流绝大部分不满足这一要求，而且多为单一的电阻测试功能没法同时进行测试过程中的温湿度状态监测，并且由于待测对象结构特点导致测试接口不兼容，采用的测试导线引入导线电阻影响测试精度。
[0004]现有技术中毫欧计多通过单片机来进行数据采集，数据处理、计算获得待测电阻，然后通过数码显示或液晶屏显示测试结果。这是目前市场上绝大多数便携式数字毫欧表所采取的测量方式。鉴于单片机处理信息能力的局限性，其人机交互互动性差、输入信息只能是简单的按键信号，无法输入更丰富的信息，同时测量结果也只能进行简单的显示和传递。
【发明内容】
[0005]本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，以期待解决现有技术中电阻测试装置测试精度低，功能性单一，互动性差，测试结果输出功能单一等问题。
[0006]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，包括:为待测电阻提供基准激励的恒流源，用于处理从待测电阻而来的压降信号的信号调理卡，用于采集信号的CPCI采集卡，人机信息交互平台，CPCI计算机；所述恒流源与所述信号调理卡连接；所述信号调理卡与所述CPCI采集卡连接；所述CPCI采集卡与所述人机信息交互平台连接；所述人机信息交互平台与所述CPCI计算机连接。
[0008]更进一步的技术方案是基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述CPCI采集卡连接。
[0009]更进一步的技术方案是恒流源主要由电压基准和高阻运算放大器组成，所述电压基准与所述高阻运算放大器连接。
[0010]更进一步的技术方案是电压基准与所述高阻运算放大器构成负反馈电路。
[0011]更进一步的技术方案是恒流源内设置有用于控制测试电流大小的自恢复限流保险装置。
[0012]更进一步的技术方案是信号采集卡内设置有包括第一级放大电路和第二级放大电路在内的至少两级放大电路。
[0013]更进一步的技术方案是第一级放大电路包括仪用放大器；所述第二级放大电路包括放大和调零功能的0P07运算放大器。
[0014]更进一步的技术方案是第一级放大电路是差分放大电路，所述差分放大电路包括AD620放大器。
[0015]更进一步的技术方案是采集卡是16位分辨率采集卡。
[0016]更进一步的技术方案是基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置设置有用于为测试装置供电的电池。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明基于CPCI便携计算机的火工品直流微小电阻参数测试装置，集电阻测量、测试过程环境温湿度检测于一体。将测试接口、精密恒流源、信号调理电路、采集卡、人机信息交互及便携式一体整机集成，提高了测试效率和智能化水平；采用功能强大的计算机平台代替单片机，测试功能多、测量速度高、同时通过采用LABVIEW开发的图形界面能够实现良好的人机信息交互、录入信息丰富、测量结果可按多种形式存档、打印心仪的测试报表、测试结果可通过通讯接口实现数据共享、可通过联网远程实现对危险品的电阻测量。本发明测量精度高，测量精度可达±0.ΙπιΩ ;自动化程度高，可实现自动测量、数据自动判定、自动生产测试报表、存档；人机通讯信息丰富，可以录入大量的待测产品信息、测试结果可以图表、文档、动画等形式反馈。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明一个实施例的结构示意图。
[0019]图2为本发明一个实施例的恒流源电路原理图。
[0020]图3为本发明一个实施例的信号调理卡放大电路原理图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0022]如图1所示，图1示出了本发明一个实施例的结构示意图。本发明基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，包括:为待测电阻Rx提供基准激励的恒流源100，用于处理从待测电阻而来的压降信号的信号调理卡101，用于采集信号的CPCI采集卡102，人机信息交互平台103，CPCI计算机105 ;本实施例中CPCI计算机是便携式CPCI计算机；恒流源与信号调理卡连接；信号调理卡与CPCI采集卡连接；CPCI采集卡与人机信息交互平台连接；人机信息交互平台与CPCI计算机连接。作为优选的实施方案，本实施例基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置还包括温湿度传感器104，温湿度传感器与CPCI采集卡连接。本实施例采用数据处理功能强大的CPCI计算机作为测试装置主体结构，采用“搭积木”式结构设计，分别综合电阻测试功能、环境温湿度检测功能、人机信息交互功能于一体。
[0023]由于测试的电阻为火工品危险物质，对测试电流限制有严格要求，因此采用了恒流源伏安法测电阻原理并且在电流大小上给予严格的限制；由于被测电阻值很小，极小的引线电阻和接触电阻都会影响测试精度，因此采用开尔文四线制测量方法。环境温湿度检测通过采用CPCI采集卡采集前端温湿度敏感元件实现。通过设计高精度精密恒流源，然后将恒流源电源流过待测电阻Rx，在待测电阻上产生压降，再通过CPCI数据采集卡采集电压信号，经CPCI计算机分析处理获得待测电阻阻值。为了消除引线电阻和接触电阻的影响，采用了开尔文四线制测量原理。首先通过高精度基准电压源和运算放大器设计高精密恒流源Is，当恒流源Is流过电阻Rx时，在电阻上产生压降信号U，再通过计算机对压降信号U采集，利用欧姆定律获得待测电阻的阻值。
[0024]如图2所示，图2示出了本发明一个实施例的恒流源电路原理图。电源基准Ul的2脚接入电压Vcc，电源基准Ul的I脚与6脚接电容，I脚同时接放大器U2，放大器U2接供电电源Vcc，放大器U2负极并联电容，正极接电阻Rs以及快速自恢复限流保险装置F2，保险装置可以控制电路Is的变化范围。恒流源为待测电阻提供基准激励，使之在其上产生压降将电阻转换为可以测量的电压信号。因为恒流源为待测电阻提供一个基准电流，因此恒流源的精度在很大程度上决定着测量精度。该恒流源采用高精度、稳定的电压基准和高阻运算放大器组成。
[0025]在该恒流源设计过程中采用精密基准电压源和运算放大器构成负反馈，确保恒流源精密稳定。电压基准选用高精度、低温漂和高稳定度恒压源，而运放则采用了极高输入阻抗的运算放大器。由于测试对象为火工品危险物质电阻，其对测试电流大小有较高安全要求。为此在测试电流回路中，对测试电流大小进行严格限制。为确保测试电流大小安全受控，在测试电流回路中采用了快速自恢复限流保险进行限流，当测试电流由于某种原因升高快速自恢复保险立刻呈现高阻态截断电流起到保护作用，当电流值降到安全范围以内快速自恢复到常态呈导通状态。通过以上途径提高了测试过程安全性，保障了产品及测试人员安全性。
[0026]如图3所示，图3示出了本发明一个实施例的信号调理卡放大电路原理图。待测电阻Rxl的压降信号Ux经过第一级放大器AD620和第二级0P07运算放大器U5两级放大处理。第一级放大器AD620的I脚和8脚串联第六电阻R6和压敏电阻Rvl，第一级放大器AD620的7脚接12v电压电源，第一级放大器AD620的2脚接第四电阻R4，第一级放大器AD620的3脚接第五电阻R5，第一级放大器AD620的4脚接地及第四电容C4。第一级放大器AD620的6脚接第七电阻R7后接第二级0P07运算放大器U5 ;第二级0P07运算放大器U5的I脚和8脚串联第二压敏电阻Rv2，第二级0P07运算放大器U5的7脚接12V电压电源，第二级0P07运算放大器U5的2脚并联第七电阻R7，以及与6脚串联第八电阻R8，第二级0P07运算放大器U5的4脚接第六电容C6，以及接-12v电压。信号调理卡中的信号调理电路主要是将电流通过待测电阻上将获得的压降信号进行滤波和放大，消除或降低信号中的干扰，放大有用信号提高信噪比。由于测量对象为毫欧级电阻，并且电压基准带载能力有限因此测试电流不能太大，这样微小的测试电流流经待测电阻上产生的压降信号也非常低，为微伏到毫伏级点压降信号，因此必须进行放大后才能为采集卡进行采集。由于放大倍数较大，考虑采用多级放大电路进行信号放大，具体的实施方案是，本实施例中采用两级放大电路进行信号放大。第一级采用仪用放大器放大，第二级采用精密运放0P07进行放大和调零。
[0027]根据信号输入特点，作为优选的实施方案，本实施例中第一级放大电路应采用差分放大电路，要求运放具备高输入阻抗、高精密、低温漂等特点，第一级选用了精密仪用放大器AD620。
[0028]作为优选的实施方案，本实施例中CPCI采集卡采用多路高分辨率的16位的采集卡，极大提高了测试精度。采集卡负责采集温湿度传感器标准的1-5V电压信号和电阻上经信号调理电路处理后的压降信号。
[0029]优选的实施方案是，本实施例中CPCI计算机是便携CPCI计算机。CPCI便携计算机是整个测试仪器的核心部分，CPCI计算机采用便携式一体机。通过常用的图形化编程软件LABVIEW进行测试软编程将CPCI计算机强大功能发挥出来。测试软件采用图形化语言编程，采用窗口式交互模式，使得人机界面直观、友好。通过人机界面测试人员可以实现录入产品的大量信息以及环境温湿度实时显示，并且根据测试数据结果自动判定产品合格与否、测试数据自动存档等功能。
[0030]为了提高测试过程安全性，测试仪器摒弃了传统的市电供电，采用电池供电，这样安全性更加得以保障而且可以在没有市电的场所及野外进行使用。
[0031 ] 在本说明书中所谈到的“ 一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0032]尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于:包括:为待测电阻提供基准激励的恒流源，用于处理从待测电阻而来的压降信号的信号调理卡，用于采集信号的CPCI采集卡，人机信息交互平台，CPCI计算机；所述恒流源与所述信号调理卡连接；所述信号调理卡与所述CPCI采集卡连接；所述CPCI采集卡与所述人机信息交互平台连接；所述人机信息交互平台与所述CPCI计算机连接。
2.根据权利要求1所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述CPCI采集卡连接。
3.根据权利要求1所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的恒流源主要由电压基准和高阻运算放大器组成，所述电压基准与所述高阻运算放大器连接。
4.根据权利要求3所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的电压基准与所述高阻运算放大器构成负反馈电路。
5.根据权利要求1或3或4所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的恒流源内设置有用于控制测试电流大小的自恢复限流保险装置。
6.根据权利要求1所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的信号采集卡内设置有包括第一级放大电路和第二级放大电路在内的至少两级放大电路。
7.根据权利要求6所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的第一级放大电路包括仪用放大器；所述第二级放大电路包括放大和调零功能的0P07运算放大器。
8.根据权利要求7所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的第一级放大电路是差分放大电路，所述差分放大电路包括AD620放大器。
9.根据权利要求1所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的采集卡是16位分辨率采集卡。
10.根据权利要求1所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置，其特征在于所述的基于CPCI计算机微电阻高精度测试装置设置有用于为测试装置供电的电池。
【文档编号】G01R27/14GK103472307SQ201310409603
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】董明, 陆蔺辉, 邵伟, 杨菊辉, 魏志勇, 范玉德, 郑海广, 高国防, 火旭宇 申请人:中国工程物理研究院化工材料研究所