專利名稱:導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)x的制作方法
本實(shí)用新型屬電工測(cè)量?jī)x，用于測(cè)量導(dǎo)體直流電阻。
現(xiàn)有微歐計(jì)采用電流電壓法測(cè)量導(dǎo)體直流電阻，其原理如圖1所示。從圖1可見，要保證測(cè)量準(zhǔn)確，必須保證流經(jīng)被測(cè)試樣Rx〔1〕上的電流I及其電壓降V的測(cè)量值準(zhǔn)確，這樣除要求A／D轉(zhuǎn)換器要一定的精度外，恒流源電流必須恒定，但由于溫漂等原因的影響，恒流源難以確保電流恒定，特別在要求大電流場(chǎng)合，使電阻測(cè)量精度受到影響，其測(cè)量精度僅0.2％，靈敏度為1μΩ，大電流恒定問題給儀器的制造帶來很大的困難。
采用電橋(如JQ－36直流電橋)測(cè)量導(dǎo)體直流電阻雖然能提高測(cè)量精度，因跨線電阻、接觸電阻參與電橋平衡，測(cè)量低電阻時(shí)，分散性大，精度較差，對(duì)300～500平方毫米截面的鋁絞線而言，接觸電阻與被測(cè)試樣電阻處于同一數(shù)量級(jí)，其測(cè)量精度僅0.2％，而且測(cè)量時(shí)需采用光電放大，正、反接線測(cè)量等技術(shù)，測(cè)量程序繁鎖，調(diào)節(jié)不方便，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，並且儀器對(duì)環(huán)境的恒溫要求較高。
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，尋求一種測(cè)量精度高(特別是低電阻測(cè)量時(shí)亦能保持高精度)，測(cè)量程序簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量速度快，且儀器精度受環(huán)境溫度影響小的導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)x，提出了本實(shí)用新型。
為完成所提出的發(fā)明任務(wù)，采用了以下的技術(shù)方案。
1、采用低漂移運(yùn)算放大器組成的穩(wěn)流源，將與被測(cè)試樣電阻值相匹配的標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測(cè)試樣串聯(lián)后接入電源回路，用比較法測(cè)量導(dǎo)體電阻，利用標(biāo)準(zhǔn)電阻本身的高精度、高穩(wěn)定特性來保證測(cè)量的高準(zhǔn)確度。
2、標(biāo)準(zhǔn)電阻與被測(cè)試樣的兩電壓端均與測(cè)量控制電路相連，測(cè)量控制電路采用邏輯電路。放大器、A／D轉(zhuǎn)換器通過接口電路與微機(jī)、打印機(jī)相連。用微機(jī)自動(dòng)按程序交替采樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印輸出。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地說明。
圖1、現(xiàn)有微歐計(jì)原理框圖圖2、本實(shí)用新型原理框圖圖3、穩(wěn)流源原理圖圖4、接口電路原理圖。
在圖2中，被測(cè)試樣Rx(1)與標(biāo)準(zhǔn)電阻RN(2)串聯(lián)后接入電源回路中。標(biāo)準(zhǔn)電阻與被測(cè)試樣兩電壓端點(diǎn)均與測(cè)量控制電路相連，該電路采用邏輯電路。測(cè)量信號(hào)由放大器放大后經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器及接口電路輸入微機(jī)進(jìn)行處理，其結(jié)果由打印機(jī)打印輸出。
從圖2可見，當(dāng)電流流過回路時(shí)，可測(cè)出標(biāo)準(zhǔn)電阻RN和被測(cè)試樣RX上的電壓降VRN和VRX。
VRN＝I1·RNVRX＝I2·RX
RX＝ (VRX)/(VRN) ·RN· (I1)/(I2)用比較方法能求出被測(cè)試樣電阻，其測(cè)量結(jié)果與電流的絕對(duì)精度無關(guān)，只與其相對(duì)穩(wěn)定性有關(guān)，只要電源足夠穩(wěn)定可認(rèn)為I1／I2 1，RX＝ (VRX)/(VRN) ·RN從圖3可見，穩(wěn)流源是由低漂移運(yùn)算放大器(3)、取樣電阻R(5)、基準(zhǔn)電壓流(4)、晶體管組成。由于運(yùn)算放大器的輸入阻抗很大，流經(jīng)試樣的電流近似等于流經(jīng)取樣電阻上的電流，運(yùn)算放大器根據(jù)取樣電阻上的電壓與基準(zhǔn)電壓間的比較值進(jìn)行調(diào)節(jié)，能保證測(cè)量電流穩(wěn)定一致。其電流的穩(wěn)定精度能達(dá)到0.004％。
本實(shí)用新型采用單板微處理機(jī)作控制元件，接口電路用以連接測(cè)量元件與微機(jī)控制元件。接口電路原理如圖4所示。信號(hào)通過接口傳輸時(shí)分成三個(gè)字節(jié)，接口電路用由3個(gè)D觸發(fā)器和非門組合成的環(huán)形計(jì)數(shù)器作為一字節(jié)管理電路，控制三個(gè)鎖存器，使三個(gè)字節(jié)能依次讀入PIO口A。PB8控制采樣，PB2、PB4分別控制二個(gè)繼電器的切換，PB6作為環(huán)行計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào)，PB7作為環(huán)行記數(shù)器的CP脈沖，通過軟件完成信號(hào)的時(shí)序控制。
在四端鈕電阻測(cè)量回路中，可以從通有測(cè)量電流的測(cè)量值中減去未通測(cè)量電流的測(cè)量值(即所謂“測(cè)量”技術(shù))來消除電壓接線端的接觸電勢(shì)影響，其電流接線端接觸電勢(shì)的影響可以用比較的方法從相對(duì)穩(wěn)定的電流上消除，利用微機(jī)的快速測(cè)量還可以減少各接線電勢(shì)及由電流溫升引起的附加熱電勢(shì)隨時(shí)間的變化，這三者的結(jié)合可以提高儀器的精度，簡(jiǎn)化試驗(yàn)程序。
試驗(yàn)時(shí)，測(cè)量信號(hào)經(jīng)放大器、A／D轉(zhuǎn)換器后經(jīng)接口送入微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過軟件技術(shù)微機(jī)能根據(jù)測(cè)量要求通過接口電路按程序采樣，即交替地測(cè)量被測(cè)試樣RX和標(biāo)準(zhǔn)電阻RN上的電壓降，每次試驗(yàn)按VRX－VRN－VR′N－VRX程序進(jìn)行，並在每次測(cè)量完成后進(jìn)行“測(cè)零”，根據(jù)需要可取數(shù)次測(cè)量結(jié)果求其平均值，以提高精度，並把測(cè)量結(jié)果換成標(biāo)準(zhǔn)狀況的測(cè)量值，然后由打印機(jī)打印輸出。當(dāng)電阻、電流太大或太小影響測(cè)量精度及系統(tǒng)零位不正常時(shí)，儀器能自動(dòng)打印出錯(cuò)指示，給試驗(yàn)人員以提示。
實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)穩(wěn)流源電流的穩(wěn)流精度為0.01％時(shí)，在20±2℃下，儀器的測(cè)量精度高于0.05％，在15～35℃下，儀器測(cè)量精度優(yōu)于0.15％，測(cè)量靈敏度達(dá)0.01μΩ。由于無接觸電阻影響，低電阻測(cè)量時(shí)測(cè)量精度不變。安放試樣后，由微機(jī)控制能自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試、打印輸出測(cè)試結(jié)果，只需幾分鐘就能得到測(cè)試結(jié)果。
采用本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、克服了測(cè)量中接觸電阻的影響，測(cè)量精度高，在低電阻測(cè)量時(shí)具有與高電阻測(cè)量時(shí)相同的高精度，在20±2℃時(shí)，測(cè)量精度高于0.05％，在15～35℃下，測(cè)量精度優(yōu)于0.15％。
2、儀器精度受環(huán)境溫度影響小，對(duì)試驗(yàn)環(huán)境恒溫要求低，在普通試驗(yàn)室中使用能滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量?jī)x器的精度要求，可節(jié)約恒溫室的投資。
3、利用“測(cè)零”技術(shù)能自動(dòng)校正零漂，減去接觸電勢(shì)，操作方便，有利于保障測(cè)量精度。
4、能根據(jù)需要自動(dòng)按程序進(jìn)行測(cè)量、數(shù)據(jù)處理及打印輸出，操作方便，測(cè)量速度快。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)x，由電源、放大器、測(cè)量控制電路組成，本實(shí)用新型的特征在于電源采用穩(wěn)流源，標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測(cè)試樣串聯(lián)接入穩(wěn)流電源回路，標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測(cè)試樣兩電壓端點(diǎn)與測(cè)量控制電路相連，該電路采用邏輯電路，放大器、A/D轉(zhuǎn)換器通過接口電路與微機(jī)，打印機(jī)相聯(lián)。
2.如權(quán)利要求
1所述導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)x，其特征在于穩(wěn)流源由低漂移運(yùn)算放大器，取樣電阻、基準(zhǔn)電流源、晶體管組成。
3.如權(quán)利要求
1所述導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)x，其特征在于與被測(cè)試樣串聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)電阻值應(yīng)與被測(cè)試樣電阻值相匹配。
專利摘要
一種導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)x，采用標(biāo)準(zhǔn)電阻與被測(cè)試樣(1)串聯(lián)后接入穩(wěn)流源回路，用比較法測(cè)量導(dǎo)體直流電阻。穩(wěn)流源由低漂移運(yùn)算放大器等組成，測(cè)量控制電路采用邏輯電路，測(cè)量信號(hào)經(jīng)單板微機(jī)處理，由打印機(jī)打印輸出，具有能自動(dòng)消除接觸熱電勢(shì)、接觸電阻影響，靈敏度高，低電阻測(cè)量精度高，測(cè)量方便、速度快等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R17/00GK87208517SQ87208517
公開日1988年1月20日 申請(qǐng)日期1987年5月29日
發(fā)明者袁百奮, 劉瑩初 申請(qǐng)人:機(jī)械工業(yè)部上海電纜研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan