專(zhuān)利名稱(chēng)：交流毫歐表的二端對(duì)測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流毫歐表的測(cè)試方法，用于測(cè)量接觸電阻、蓄電池內(nèi)阻以及超級(jí)電 容等效串聯(lián)電阻。
背景技術(shù)：
交流毫歐表的測(cè)試方法是使用lkHz交流信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，施加在被測(cè)器件上，同時(shí) 采樣其交流電壓值，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電阻值。由于交流電壓的測(cè)量分辨率可以通過(guò)使 用帶通放大器、鎖相放大器、集成積分A/D轉(zhuǎn)換器提高信噪比，使得最終電壓可分辨達(dá)10nV 的信號(hào)或更高。測(cè)量1P D的電阻，激勵(lì)電流僅需10mA，開(kāi)路電壓也容易限制在20raV以?xún)?nèi)， 完全能滿(mǎn)足電子元件產(chǎn)品接觸電阻國(guó)標(biāo)要求(國(guó)標(biāo)GB5095以及GBT351要求電子元件接觸 電阻的測(cè)試電流必須小于100mA，開(kāi)路電壓限制在20mV以?xún)?nèi))。
如圖l所示，現(xiàn)有的交流毫歐表測(cè)試端口都為四端配置，激勵(lì)電流ic (流向見(jiàn)箭頭標(biāo) 示)流經(jīng)同軸電纜L1的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件，再經(jīng)過(guò)同軸電纜L4的內(nèi)芯層流回激勵(lì)源， 其電流回路面積為S1與S2之和。同樣，采樣電流is(流向見(jiàn)箭頭標(biāo)示)流經(jīng)同軸電纜L2 的內(nèi)芯，再由同軸電纜L3的內(nèi)芯流回采樣電路，回路面積S2。激勵(lì)回路和采樣回路的公 共耦合面積為S2。該測(cè)試方法優(yōu)點(diǎn)是可以抵消測(cè)試線(xiàn)的電阻給測(cè)試帶來(lái)的影響，在測(cè)試電 流較大時(shí)能取得較好的精度，但其缺陷是
1、 無(wú)法實(shí)現(xiàn)在較小的測(cè)試電流下實(shí)現(xiàn)較高的精度和測(cè)試穩(wěn)定性。
2、 對(duì)磁場(chǎng)干擾的抑制能力差，特別是當(dāng)測(cè)試電流小，測(cè)試線(xiàn)越長(zhǎng)時(shí)，這種干擾就越明顯。
3、 測(cè)試環(huán)路面積大，耦合電感和寄生電感量比較大，容易受干擾，特別是在測(cè)試電流 較小或測(cè)試線(xiàn)較長(zhǎng)的條件下，測(cè)試精度受干擾不容易提高。
目前，為了削弱普通四端配置方法帶來(lái)的干擾和精度損失，不得不增加儀器的激勵(lì)電 流來(lái)提升信噪比，從而導(dǎo)致了因測(cè)試電流過(guò)大而無(wú)法滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)測(cè)試要求。如果交流毫歐表 測(cè)試電流比較小時(shí)，測(cè)試端口輸入信號(hào)的信噪比很小，有用信號(hào)完全被噪聲所淹沒(méi)，要使 交流毫歐表能達(dá)到一定的測(cè)試精度，必須有效限制測(cè)試端口的噪聲輸入。
在進(jìn)行低電阻測(cè)試時(shí)，測(cè)試線(xiàn)的電阻以及接觸電阻會(huì)嚴(yán)重影響到測(cè)試精度和測(cè)試穩(wěn)定 性。測(cè)試端口噪聲的耦合有兩個(gè)途徑， 一是通過(guò)電場(chǎng)耦合；二是通過(guò)磁場(chǎng)耦合。交流毫歐 標(biāo)在測(cè)量低阻抗時(shí)，更容易受到磁場(chǎng)的干擾，而測(cè)量高阻抗時(shí)容易受到電場(chǎng)的干擾，所以
3要保證在低電阻段的測(cè)試精度，就要盡量降低耦合電感量。在低電阻測(cè)試時(shí)由于寄生電容 影響比較小，可以忽略。而寄生電感對(duì)測(cè)試精度影響比較大，所以也需要進(jìn)一步降低寄生 電感。降低耦合電感量和寄生電感量最可行的方法就是減小激勵(lì)回路和采樣回路的面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種交流毫歐表的二端對(duì)測(cè)試方法， 可以降低外來(lái)噪聲的耦合，降低測(cè)試端口寄生參數(shù)對(duì)測(cè)試精度的影響，提高交流毫歐表的 測(cè)試精度。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是先將一根同軸電纜的一端和激勵(lì)源電路相連接，該同軸電 纜的屏蔽層與激勵(lì)源電路地線(xiàn)相連接；將另一根同軸電纜的一端和采樣電路相連接，該同 軸電纜屏蔽層和采樣電路負(fù)端輸入相連，其內(nèi)芯線(xiàn)和采樣電路正端輸入相連；兩根同軸電 纜的另一端分別連接被測(cè)件的兩端；使激勵(lì)電流流經(jīng)同軸電纜的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件，再 由同軸電纜的屏蔽層流回激勵(lì)源；采樣回路的電流流經(jīng)同軸電纜的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件， 由同軸電纜的屏蔽層流回采樣電路。
將兩根同軸電纜一端分別與同軸電纜插頭相連，另一端與連接器的母頭相連；將連接 器的公頭分別連接測(cè)試夾的一端，與測(cè)試夾另一端連接的一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜的內(nèi)芯 線(xiàn)，另一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜的內(nèi)芯線(xiàn)；與測(cè)試夾另一端連接的一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電 纜的屏蔽層，另一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜的屏蔽層。
本發(fā)明的有益效果是-
1、 在四端測(cè)試法的基礎(chǔ)上將交流毫歐表的測(cè)試端口配置成二端對(duì)測(cè)試法，測(cè)試線(xiàn)由4 根減少到2根，降低了測(cè)試成本，減小了激勵(lì)回路和采樣回路的面積，有效降低了噪聲耦 合，抑制了磁場(chǎng)耦合干擾，顯著提高了抗干擾性能，同時(shí)減小了測(cè)試端口寄生電感的電感 量，提高了測(cè)試精度。
2、 電場(chǎng)和磁場(chǎng)具有良好的電屏蔽性能，有效減小外來(lái)干擾的路徑和有效降低測(cè)試端口 寄生參數(shù)。
3、 本發(fā)明在最大測(cè)試電流小于10mA的條件下進(jìn)行電阻測(cè)試時(shí)(最高讀數(shù)30000個(gè))， 最高分辨率可達(dá)lw Q，讀數(shù)跳動(dòng)可以控制在3個(gè)字以?xún)?nèi)，完全達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的抗干 擾性能和測(cè)試精度。
4、 由連接器將測(cè)試夾和測(cè)試線(xiàn)連接起來(lái)，測(cè)試線(xiàn)一旦出現(xiàn)故障用戶(hù)可以很容易地進(jìn)行 自行維修和更換，從而降低了釆購(gòu)成本和維護(hù)成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 圖l是背景技術(shù)原理示意圖。 圖2是本發(fā)明原理示意圖。 圖3是圖2中等效阻抗連接示意圖。 圖4是圖2的使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，將一根同軸電纜L1的一端和激勵(lì)源電路相連接，該同軸電纜L1的屏蔽 層與激勵(lì)源電路地線(xiàn)相連接；將另一根同軸電纜L2的一端和采樣電路相連接，該同軸電纜 L2屏蔽層和采樣電路負(fù)端輸入相連，其內(nèi)芯線(xiàn)和采樣電路正端輸入相連；兩根同軸電纜的 另一端分別連接被測(cè)件Zx的兩端。該連接方法使激勵(lì)回路的激勵(lì)電流ic (流向見(jiàn)箭頭標(biāo) 示)流經(jīng)同軸電纜L1的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件Zx，再由同軸電纜L1的屏蔽層流回激勵(lì)源。 其電流回路面積為S3與S5之和，由于S3很小可忽略，因此電流回路面積約等于S5。同 樣，采樣回路的電流is(流向見(jiàn)箭頭標(biāo)示)流經(jīng)同軸電纜L2的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件Zx，再 由同軸電纜L2的屏蔽層流回采樣電路，回路面積為S4與S5之和，由于S4很小可忽略， 因此采樣回路面積約等于S5。這樣，激勵(lì)回路和采樣回路的公共耦和面積為S5。
如圖3，從測(cè)試端口看等效阻抗。采樣回路和電流回路的共同面積由背景技術(shù)中的S2 變成了本發(fā)明的S5，雖然增加了寄生電容Cx，但大大減小了等效寄生電感Lx (nH級(jí)，在 lkHz時(shí)的阻抗達(dá)到了u Q級(jí))，由于被測(cè)件Zx (被測(cè)件阻抗)〈< Zcx (寄生電容阻抗)， 所以Cx (pF級(jí)，在lkHz的阻抗達(dá)100MQ級(jí)以上)對(duì)Zx的影響可忽略。當(dāng)測(cè)試到uQ級(jí) 阻抗時(shí)，寄生電感阻抗值的影響就會(huì)比較明顯，因此減小Lx可以提高測(cè)試電感時(shí)的精度。
通過(guò)與背景技術(shù)圖l比較，在同樣的測(cè)試線(xiàn)長(zhǎng)度條件下，面積關(guān)系為S1+S2 S5，以 以及S1>〉S5。電流回路由Sl+S2變成了 S5，大大減少了對(duì)外的耦合面積，能使流入被測(cè)電 阻的激勵(lì)電流損耗減到最小。同時(shí)，采樣回路的面積也由原來(lái)的S2變成了S5，大大減小 了接收回路面積，降低了耦合電感，使得外來(lái)噪聲干擾降至最小。二端對(duì)測(cè)試法還繼承了 四端測(cè)試法的優(yōu)點(diǎn)，即測(cè)試線(xiàn)電阻對(duì)測(cè)試精度不產(chǎn)生影響。由于同軸電纜L1和L2的屏蔽 層接地，因此對(duì)電場(chǎng)干擾也有很好的屏蔽作用。
如圖4，為了減小四端測(cè)試法的耦合電感量和寄生電感量，通常使用雙絞技術(shù)，但由 于普通的雙絞線(xiàn)強(qiáng)度和可靠性不夠，而且也不美觀(guān)。國(guó)外儀器廠(chǎng)家選擇將兩對(duì)雙絞線(xiàn)和測(cè) 試夾一次性注塑成測(cè)試電纜，其工藝比較復(fù)雜而其成本也高，后期不易維護(hù)。本發(fā)明的端 口配置用一根同軸電纜的一端和激勵(lì)源電路相連接，屏蔽層與激勵(lì)源電路地線(xiàn)相連接，稱(chēng)為激勵(lì)電纜。另一根同軸電纜和采樣電路相連接，屏蔽層和采樣電路負(fù)端輸入相連，內(nèi)芯 線(xiàn)和采樣電路正端輸入相連，稱(chēng)為采樣電纜。兩根同軸電纜L1和L2分別和面板上的兩個(gè) 高頻座l、 2相連，這兩個(gè)高頻座分別叫做采樣端口和激勵(lì)端口。
測(cè)試線(xiàn)主要由同軸電纜插頭2和4、同軸電纜L1和L2、四芯連接器5與測(cè)試夾6和7 組成，如圖5。兩根同軸電纜L1和L2—端分別與同軸電纜插頭2和4相連，另一端與連 接器5的母頭相連。將連接器5的公頭分別連接測(cè)試夾6和7的一端，連接器5對(duì)接后， 與測(cè)試夾6另一端連接的一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜L1的內(nèi)芯線(xiàn)，另一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電 纜L2的內(nèi)芯線(xiàn)。與測(cè)試夾7另一端連接的一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜Ll的屏蔽層，另一根 測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜L2的屏蔽層。與連接器5對(duì)插后，每只測(cè)試夾需確保有一根激勵(lì)線(xiàn)和 一根采樣線(xiàn)，并且保證極性相同，這樣就配置完成了二端對(duì)測(cè)試。與測(cè)試線(xiàn)電流路徑不同， 測(cè)試夾端無(wú)論是采樣電流還是激勵(lì)電流都不會(huì)從同一根同軸電纜的內(nèi)芯和屏蔽層流進(jìn)和流 回。四芯連接器5 —方面起到改變電流路徑的作用，同時(shí)也方便了更換不同測(cè)試具。當(dāng)測(cè) 試不同對(duì)象時(shí)只要更換夾具即可，如測(cè)試軸向器件使用夾式夾具，測(cè)試貼片器件使用針式 夾具。
權(quán)利要求
1、一種交流毫歐表的二端對(duì)測(cè)試方法，其特征是按如下步驟1)將一根同軸電纜(L1)的一端和激勵(lì)源電路相連接，該同軸電纜(L1)的屏蔽層與激勵(lì)源電路地線(xiàn)相連接；將另一根同軸電纜(L2)的一端和采樣電路相連接，該同軸電纜(L2)屏蔽層和采樣電路負(fù)端輸入相連，其內(nèi)芯線(xiàn)和采樣電路正端輸入相連；兩根同軸電纜的另一端分別連接被測(cè)件(Zx)的兩端；2)使激勵(lì)電流(ic)流經(jīng)同軸電纜(L1)的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件(Zx)，再由同軸電纜(L1)的屏蔽層流回激勵(lì)源；3)采樣回路的電流(is)流經(jīng)同軸電纜(L2)的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件(Zx)，由同軸電纜(L2)的屏蔽層流回采樣電路。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流毫歐表的二端對(duì)測(cè)試方法，其特征是步驟l)中，將 兩根同軸電纜(Ll、 L2) —端分別與同軸電纜插頭(2、 4)相連，另一端與連接器(5)的 母頭相連；將連接器(5)的公頭分別連接測(cè)試夾(6、 7)的一端，與測(cè)試夾(6)另一端 連接的一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜(Ll)的內(nèi)芯線(xiàn)，另一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜(L2)的內(nèi) 芯線(xiàn)；與測(cè)試夾(7)另一端連接的一根測(cè)試線(xiàn)連接同軸電纜(Ll)的屏蔽層，另一根測(cè)試 線(xiàn)連接同軸電纜(L2)的屏蔽層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于測(cè)量電阻的交流毫歐表的二端對(duì)測(cè)試方法，先將一根同軸電纜的一端和激勵(lì)源電路相連接，該同軸電纜的屏蔽層與激勵(lì)源電路地線(xiàn)相連接；將另一根同軸電纜的一端和采樣電路相連接，該同軸電纜屏蔽層和采樣電路負(fù)端輸入相連，其內(nèi)芯線(xiàn)和采樣電路正端輸入相連；兩根同軸電纜的另一端分別連接被測(cè)件的兩端；使激勵(lì)電流流經(jīng)同軸電纜的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件，再由同軸電纜的屏蔽層流回激勵(lì)源；采樣回路的電流流經(jīng)同軸電纜的內(nèi)芯，再流經(jīng)被測(cè)件，由同軸電纜的屏蔽層流回采樣電路。本發(fā)明減小了激勵(lì)回路和采樣回路的面積，有效降低噪聲耦合，抑制了磁場(chǎng)耦合干擾，顯著提高抗干擾性能，提高測(cè)試精度。
文檔編號(hào)G01R27/02GK101539598SQ20091002946
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者何可人, 朱正偉 申請(qǐng)人:江蘇工業(yè)學(xué)院