本发明涉及电阻测试仪领域，具体的说，是一种大量程高精度火工品电阻测试仪。
背景技术：
在火工品的质量检测中需对其电阻进行测试。火工品的种类较多，不同种类火工品的电阻范围差别较大(有的几十毫欧，有的几十欧姆)。出于安全性考虑，在测试火工品的电阻时，需严格控制流过火工品的测试电流。不同种类火工品的测试电流要求也不相同(有的要求几毫安，有的要求几十毫安)。目前有的是一种火工品使用一台专用的测试仪器，有的是使用一台测试仪器，根据火工品的种类进行分档测试。但是这两种做法都存在许多不足之处：仪器较多、管理不便，仪器接口多、操作流程复杂，存在测试安全风险。如果仪器选用或者档位选择与被测火工品的种类不符，可能使测试电流超过规定要求，所以目前使用的火工品电阻测试仪都存在测试安全风险。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种大量程高精度火工品电阻测试仪，用于解决现有技术中由于仪器选用或者档位选择与被测火工品的种类不符，可能使测试电流过大存在测试安全风险的问题。
本发明通过下述技术方案解决上述问题：
一种大量程高精度火工品电阻测试仪，包括依次连接的用于提供测试电流的恒流源、采样电阻r1和被测火工品，所述被测火工品的另一端接地，所述采样电阻r1、被测火工品的两端分别连接用于采集信号并将信号滤波、放大以及模数转换的信号调理转换器，所述信号调理转换器依次连接有单片机和输出模块，所述恒流源、信号调理转换器和单片机分别连接线性稳压器。
在测量时，单片机先设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数为1，信号调理转换器将采样电阻r1两端的电压进行放大、滤波和模数转换后输入单片机，单片机读取采样电阻r1两端的电压u1并据此判断测试回路的测试状态，如果电压u1高于正常范围，则判断恒流源实际输出电流异常；如果电压u1低于正常范围，则判断火工品电阻超过测量范围。如果此时电流值过大或者火工品电阻值超出测量范围，单片机控制与它连接的线性稳压器的输出回路断开，线性稳压器停止给信号调理转换器和恒流源供电，切断信号处理链路，保护恒流源和信号调理转换器以及采样电阻r1和被测火工品，保证测试安全性，并将该测试状态通过输出模块进行显示或输出。如果采样电阻r1两端的电压u1在正常范围内，则设置信号调理转换器的内部放大器的倍数为1，单片机读取被测火工品两端的电压u2，并计算合适的放大倍数a＝u/u2，其中u为信号调理转换器能够测量电压的最大值，然后单片机设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数为a后再读取被测火工品两端的电压u2’最后计算被测火工品的电阻值rload＝u2’/(u1×a)×r1，并将被测火工品电阻值rload通过输出模块进行显示或输出。通过自适应计算、设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数，可在保证测试精度的前提下扩大测试范围。通过二次采样计算，即测量采样电阻r1两端的电压信号和两次测量被测火工品两端的电压信号，可减小恒流源的输出波动和信号处理链路干扰对测试精度的影响，进一步提高测试精度。
优选地，所述恒流源包括分别与所述线性稳压器连接的电压基准源、第一运算放大器、差分放大器和第二运算放大器，所述电压基准源的输出端与所述第一运算放大器的正向输入端连接，第一运算放大器的输出端与所述差分放大器的正向输入端连接，差分放大器的输出端连接三极管q的基极，三极管q的集电极与所述线性稳压器连接，三极管q的发射极依次连接采样电阻r1和被测火工品电阻rload并接地，第二运算放大器的正向输入端与采样电阻r1和被测火工品电阻rload之间的节点连接，第二运算放大器的输出端与差分放大器的参考输入端连接。
差分放大器采用低温度漂移、低功耗的单位增益差分放大器ad8276；第一运算放大器和第二运算放大器采样微功耗、低噪声、coms轨到轨运算放大器ad8603；电压基准源采用低噪声、微功耗、大电流输出的电压基准源adr441，可获得高精度、低噪声、低温度漂移的恒流源，这样的测试电流可保证系统的测试精度。
优选地，所述线性稳压器为可控线性稳压器，用于根据所述单片机的输出电平进行开启或者关断输出电压。
线性稳压器采用adp7104-5.0为信号调理转换器和恒流源供电，由单片机的输出电平来控制输出回路的通断，因此，单片机根据读取的采样电阻两端的电压值，可判断恒流源实际输出电流是否异常，以及被测火工品电阻是否在测量范围内，如果恒流源实际输出电流异常或者火工品电阻超出测量范围，则单片机输出低电平，控制线性稳压器的输出回路断开。
优选地，所述输出模块包括tft液晶屏和/或串口电平转换器。
输出模块中的tft液晶屏可将测量结果输出，也可以通过串口电平转换器将测量结果输出、保存到计算机上。
优选地，所述信号调理转换器采用ad7710。
信号调理转换器ad7710主要特点有：含可编程放大器，放大倍数1到128倍可调，含高精度2.5v基准电压源，含低噪声24位∑模拟数字转换器，含有可编程低通滤波器，其与单片机stm32f103cbt6的spi通信连接口连接，单片机可设置信号调理转换器内部放大器的放大倍数。
优选地，所述第一运算放大器、第二运算放大器均采用ad8603。
ad8603是微功耗、低噪声、coms轨到轨运算放大器，基于差分放大器的恒流源可获得高精度、低噪声、低温度漂移的恒流源，这样的测试电流可保证系统的测试精度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明使用一个测试通道可精确测试电阻值在测试范围内的所有火工品的电阻，该通道使用最小安全测试电流，简化了传统火工品电阻测试仪的结构，提高了测试的安全性。
(2)本发明具有大量程高精度的特点，系统硬件上采用了基于差分放大器的高精度恒流源和高度集成化的信号调理转换器，软件上使用了自适应计算放大倍数和双采样计算的方法，扩大了测试范围并提高了测试精度。
(3)本发明系统硬件上采用可控线性稳压器为信号处理链路上的器件供电，软件上通过采集采样电阻上的电压信号判断恒流源是否异常、被测火工品电阻是否超出测试范围，如果出现异常则关闭线性稳压器的输出回路即关闭信号处理链路，起到局部断电保护，保证了测试安全性。
(4)系统采用了单片机嵌入式技术，使得系统功耗小、尺寸小，使用方便，可单独使用也可以嵌入其他系统使用。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为图1中恒流源的电路原理图；
图3为测试火工品电阻值的流程图；
u1-电压基准源；u2-第一运算放大器；u3-差分放大器；u4-第二运算放大器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
结合附图1所示，一种大量程高精度火工品电阻测试仪，包括依次连接的用于提供测试电流的恒流源、采样电阻r1和被测火工品，所述被测火工品的另一端接地，所述采样电阻r1、被测火工品的两端分别连接用于采集信号并将信号滤波、放大以及模数转换的信号调理转换器，所述信号调理转换器依次连接有单片机和输出模块，所述恒流源、信号调理转换器和单片机分别连接线性稳压器。
在测量时，单片机先设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数为1，信号调理转换器将采样电阻r1两端的电压进行放大、滤波和模数转换后输入单片机，单片机读取采样电阻r1两端的电压u1并据此判断测试回路的测试状态，如果电压u1高于正常范围，则判断恒流源实际输出电流异常；如果电压u1低于正常范围，则判断火工品电阻超过测量范围。如果此时电流值过大或者火工品电阻值超出测量范围，单片机控制与它连接的线性稳压器的输出回路断开，线性稳压器停止给信号调理转换器和恒流源供电，切断信号处理链路，保护恒流源和信号调理转换器以及采样电阻r1和被测火工品，保证测试安全性，并将该测试状态通过输出模块进行显示或输出。如果采样电阻r1两端的电压u1在正常范围内，则设置信号调理转换器的内部放大器的倍数为1，单片机读取被测火工品两端的电压u2，并计算合适的放大倍数a＝u/u2，其中u为信号调理转换器能够测量电压的最大值，然后单片机设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数为a后再读取被测火工品两端的电压u2’最后计算被测火工品的电阻值rload＝u2’/(u1×a)×r1，并将被测火工品电阻值rload通过输出模块进行显示或输出。通过自适应计算、设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数，可在保证测试精度的前提下扩大测试范围。通过二次采样计算，即测量采样电阻r1两端的电压信号和两次测量被测火工品两端的电压信号，可减小恒流源的输出波动和信号处理链路干扰对测试精度的影响，进一步提高测试精度。
实施例2：
在实施例1的基础上，结合图2所示，所述恒流源包括分别与所述线性稳压器连接的电压基准源u1、第一运算放大器u2、差分放大器u3和第二运算放大器u4，所述电压基准源u1的输出端与所述第一运算放大器u2的正向输入端连接，第一运算放大器u2的输出端与所述差分放大器u3的正向输入端连接，差分放大器u3的输出端连接三极管q的基极，三极管q的集电极与所述线性稳压器连接，三极管q的发射极依次连接采样电阻r1和被测火工品电阻rload并接地，第二运算放大器u4的正向输入端与采样电阻r1和被测火工品电阻rload之间的节点连接，第二运算放大器u4的输出端与差分放大器u3的参考输入端连接。
差分放大器u3采用低温度漂移、低功耗的单位增益差分放大器ad8276；第一运算放大器u2和第二运算放大器u4采样微功耗、低噪声、coms轨到轨运算放大器ad8603；电压基准源u1采用低噪声、微功耗、大电流输出的电压基准源adr441，可获得高精度、低噪声、低温度漂移的恒流源，这样的测试电流可保证系统的测试精度。
实施例3：
火工品电阻测量流程如图3所示，单片机在进行程序初始化后，与线性稳压器连接的引脚输出高电平，线性稳压器给信号调理转换器和恒流源供电，单片机先设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数为1，信号调理转换器将采样电阻r1两端的电压经过放大、滤波和模数转换后输入单片机，单片机读取采样电阻r1两端的电压u1并据此判断测试回路的测试状态，如果电压u1高于正常范围，则判断恒流源实际输出电流异常；如果电压u1低于正常范围，则判断火工品电阻超过测量范围。如果此时电流值过大或者火工品电阻值超出测量范围，单片机控制与它连接的线性稳压器的输出回路断开，线性稳压器停止给信号调理转换器和恒流源供电，切断信号处理链路，保护恒流源和信号调理转换器以及采样电阻r1和被测火工品，保证测试安全性，并在tft液晶屏显示保护状态或通过串口电平转换器将保护状态输出到计算机。如果电压u1在正常范围内，则设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数为1，单片机读取被测火工品两端的电压u2，并计算合适的放大倍数a＝u/u2，其中u是信号调理转换器能够测量电压的最大值，然后单片机设置信号调理转换器的内部放大器的放大倍数为a后再读取被测火工品两端的电压u2’最后计算被测火工品的电阻值rload＝u2’/(u1×a)×r1，并将被测火工品电阻值rload通过输出模块进行显示或输出。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，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。