数字式纤维比电阻测试装置及其测试方法与流程

文档序号:11131973阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种数字式纤维比电阻测试装置,包括箱体、测试盒、试样压缩构件和电路装置;所述的电路装置包括高阻抗放大器和高精度A/D转换器;所述的测试盒用于容纳被测纤维试样,测试盒可插拔式安装在箱体上;测试盒设有第一电极板和第二电极板;其特征在于:所述的电路装置还包括放电开关、倍率开关、电源模块、触摸屏、微控器、放电开关档位采样电路、串联分压电路、电源选择电路、测试电压采样电路、倍率开关档位采样电路以及满度校正电压电路;其中:

放电开关,用于选择装置执行校满、放电或测试功能;放电开关分别与所述的测试盒的第一电极板和第二电极板、高阻抗放大器、倍率开关、放电开关档位采样电路、满度校正电压电路以及微控器电连接;

倍率开关,用于测试电压、量程以及倍率电阻档位的选择,倍率开关分别与所述的放电开关、电源模块、串联分压电路、电源选择电路、测试电压采样电路、倍率开关档位采样电路以及微控器电连接;

高阻抗放大器和高精度A/D转换器,用于检测并向微控器发送试样检测电压信号;高阻抗放大器和高精度A/D转换器串接,高阻抗放大器的输入端与放电开关电连接;高精度A/D转换器的输出端与微控器电连接;

电源模块,用于提供测试所需的电源;电源模块输出电源受微控器控制;

试样压缩构件,用于测试使用时在微控器的控制下对被测纤维试样进行挤压,使得被测纤维试样与所述的测试盒的第一电极板和第二电极板紧密接触;

触摸屏,用于人机信息交互,触摸屏与微控器的双向信号电连接;

微控器,用于对装置运行综合控制、比电阻值计算以及数据存储;

放电开关档位采样电路,用于向微控器发送信号使得微控器自动判断装置处于校满、放电或测试状态;放电开关档位采样电路分别与放电开关以及微控器电连接;

串联分压电路,用于扩展被测纤维的电阻测量范围,串联分压电路与倍率开关电连接,使用时串联分压电路与被测纤维试样串联分压;

电源选择电路,用于选择测试所需电压;电源选择电路分别与倍率开关以及电源模块电连接;

测试电压采样电路,用于使用时自动检测当前测试电压实时值;测试电压采样电路分别与电源选择电路以及微控器电连接;

倍率开关档位采样电路,用于采样并向微控器发送量程信号;倍率开关档位采样电路分别与倍率开关以及微控器电连接;

满度校正电压电路,用于提供装置校满所需的满度校正电压信号,满度校正电压电路的输入端与电源模块电连接;满度校正电压电路的输出端与放电开关电连接。

2.根据权利要求1所述的数字式纤维比电阻测试装置,其特征在于:所述的放电开关为三刀三位旋转式波段开关;放电开关具有放电开关旋钮、在放电开关旋钮驱动下同轴同步运动的第一动触头D21、第二动触头D22、第三动触头D23以及与第一动触头D21配合设置的3个静触头J211、J212、J213,与第二动触头D22配合设置的3个静触头J221、J222、J223,与第三动触头D23配合设有3个静触头J231、J232、J233;所述的放电开关旋钮设置在箱体上。

3.根据权利要求2所述的数字式纤维比电阻测试装置,其特征在于:所述的放电开关档位采样电路包括电阻R1~R5共5只电阻;其中,电阻R1的一端接地,电阻R1的另一端通过放电开关的静触头J231与电阻R2的一端电连接;电阻R2的另一端、电阻R3的一端以及放电开关的静触头J232共线;电阻R3的另一端、电阻R4的一端以及放电开关的静触头J233共线;电阻R4的另一端与电阻R5的一端具有公共接点,该公共接点与微控器具有的DC3.3V电源输出端电连接;电阻R5的另一端接放电开关的第三动触头D23;放电开关的第三动触头D23与微控器设置的放电开关档位采样信号输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的数字式纤维比电阻测试装置,其特征在于:所述的倍率开关为三刀十一位旋转式波段开关,倍率开关具有倍率开关旋钮、在倍率开关旋钮驱动下同轴同步运动的第一动触头D31、第二动触头D32、第三动触头D33;与第一动触头D31配合设置的11个静触头J311~J3111,与第二动触头D32配合设置的11个静触头J321~J3211,与第三动触头D33配合设有11个静触头J331~J3311;倍率开关旋钮设置在箱体上;

所述的倍率开关由其第一动触头D31和第二动触头D32与放电开关电连接。

5.根据权利要求4所述的数字式纤维比电阻测试装置,其特征在于:所述的串联分压电路包括电阻R6~R16共11只电阻;电阻R6~R16的各一端与倍率开关的静触头J311~J3111对应电连接;电阻R6~R16的各另一端均接地;测试使用时,电阻R6~R16依设置的档位与被测纤维试样(可视为电阻)串联分压。

6.根据权利要求4所述的数字式纤维比电阻测试装置,其特征在于:所述的所述的电源选择电路由倍率开关的第二动触头D32和与其配合的11个静触头J321~J3211以及连接用的导线构成;其中,静触头J321、静触头J322以及静触头J323通过导线并联相接后形成一个公共接点,该公共接点为电源选择电路的第一电源输入端;静触头J324~J3211共8个静触头通过导线并联相接后形成一个公共接点,该公共接点为电源选择电路的第二电源输入端;电源选择电路由其第一和第二电源输入端与电源模块电连接。

7.根据权利要求4所述的数字式纤维比电阻测试装置,其特征在于:所述的倍率开关档位采样电路包括电阻R17~R29共13只电阻;其中,电阻R17的一端接地,电阻R17的另一端通过倍率开关的静触头J331与电阻R18的一端串接;电阻R18~R28依次串接;倍率开关的静触头J332~J3311依次与电阻R18~R28每2个相邻电阻的串接点对应电连接;电阻R28的未串接的另一端与电阻R29的一端具有公共接点,该公共接点接微控器具有的DC3.3V电源输出端;电阻R29的另一端与倍率开关的第三动触头D33电连接;倍率开关的第三动触头D33与微控器设有的倍率开关档位采样信号输入端电连接。

8.根据权利要求1所述的数字式纤维比电阻测试装置,其特征在于:所述的试样压缩构件为电动推杆或气动推杆。

9.一种根据权利要求1至8任一所述的数字式纤维比电阻测试装置用于测试纤维比电阻的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:

①装置校零:接通装置电源预热,通过触摸屏输入待测纤维试样类型,预热结束后根据触摸屏的提示将放电开关置于放电档位;放电开关档位采样电路自动检测到放电开关已置于放电档位后,此时高阻抗放大器输入端接地;微控器经高阻抗放大器和高精度A/D转换器采集并保存装置因外部感应电压以及装置电路参数变化原因产生的零点漂移电压值Vo;

②装置校满:根据触摸屏提示置放电开关至校满档位进行校满,校满结束后微控器计算并保存理想电压值Vf以及校满电压修正值Vi;根据触摸屏提示置放电开关至放电档位;

③选择纤维试样对应的倍率档位和测试电压:根据待测纤维试样,确定其对应的倍率档位;将倍率开关置于设定的倍率档位;所需的测试电压同步被选定;

④纤维试样测试:将待测纤维试样放入测试盒内并将测试盒就位;通过触摸屏向微控制发送压缩试样命令,试样压缩构件压缩纤维试样至设定位置;根据触摸屏提示置放电开关至测试档位;微控器自动开始60秒倒计时;电源模块给测试盒加上预设的测试电压;高阻抗放大器4检测倍率开关所接倍率电阻上形成的测试信号电压值Vm,经放大后由高精度A/D转换器5转换成数字信号发送微控器;微控器将测试信号电压值Vm发送触摸屏显示;微控器通过倍率开关档位采样电路同时采集此时倍率开关的档位数,确定预存的相应的倍率电阻值Rm;同时确定当前测试电压档位;微控器同时通过测试电压采样电路获取测试电压实时检测值Vt;

⑤计算被测纤维试样的电阻值:微控器利用前述步骤中所得的零点漂移电压值Vo、理想电压值Vf、校满电压修正值Vi以及测试信号电压值Vm以及通过测试电压采样电路检测的实时电压值Vt,计算被测纤维试样的电阻值Rx;

⑥计算被测纤维试样的比电阻值:微控器根据输入的被测纤维试样的参数以及计算出的被测纤维试样的电阻值Rx,根据比电阻计算的通用公式计算出该试样的比电阻值,并发送触摸屏实时显示;微控器保存本次检测的被测纤维试样的电阻值Rx和比电阻值;

⑦取下测试盒:根据触摸屏提示将放电开关置放电档位;放电开关档位采样电路自动检测到放电开关已置于放电档位后,微控器控制试样压缩构件与测试盒脱离接触,取下测试盒,取出本次被测纤维试样;

⑧重复步骤④至步骤⑦,测试下一份纤维试样,直至做完试验所需的测试试样次数。

10.根据权利要求9所述的测试方法,其特征在于:所述的步骤②中装置校满的方法包括以下步骤:

第一步,计算理想电压值Vf:微控器采用公式(1)计算理想电压值Vf:

Vf=Rs×Vt/(Rm-Rs) (1)

式中,Vt为校满时微控器接收测试电压采样电路发送的实测的测试电压值,Rs、Rm为微控器预置的能使测试装置校满时为满量程的电阻值,其中Rs可视为试样电阻值,Rm可视为倍率电阻值;

第二步,计算并保存校满电压修正值:微控器采用公式(2)计算并保存校满电压修正值Vi:

Vi=Vf-(Va-Vo) (2)

式中,Va为微控器经高阻抗放大器和高精度A/D转换器取得的倍率电阻Rm的电压实测值,Vo为步骤①中所得的零点漂移电压值,Vf为本步骤中第一步所得的理想电压值;

所述的步骤④中,微控器对测试信号电压值Vm采用如下方法选定:

若触摸屏显示的测试信号电压值Vm基本稳定不变,则触摸屏提示确认当前值为测试值;若测试信号电压值Vm随时间漂移,微控制器自动将60s倒计时完毕时的测试信号电压值Vm作为确认的测量值;

所述的步骤⑤中,微控器计算被测纤维试样的电阻值的方法包括以下步骤:

第一步,先采用公式(3)计算测试信号电压值Vm的修正值Vmc:

Vmc=(Vm-Vo)×Vi/Vf (3)

式中,Vo为步骤①中所得的零点漂移电压值,Vm为步骤④中所得的测试信号电压值,Vi为步骤②中所得的校满电压修正值;Vf为步骤②中所得的理想电压值;

第二步:再采用公式(4)计算被测纤维试样的电阻值Rx:

Rx=Vmc×Rm/(Vt-Vmc) (4)

式中Vt为当前通过测试电压采样电路检测的实时电压值,Rm为当前倍率电阻值。

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