專利名稱：一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測量裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測導(dǎo)體(導(dǎo)線)電阻率、電導(dǎo)率的測量裝置，提供了一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置。

背景技術(shù)：
導(dǎo)體的電阻率值、電導(dǎo)率值是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的重要物理指標(biāo)，通過電導(dǎo)率值的測量結(jié)果可以進(jìn)行材質(zhì)的分選、熱處理狀態(tài)的鑒別以及硬度、耐應(yīng)力腐蝕性能的評價。目前測量材料電導(dǎo)率、電阻率的方法主要有渦流法、電流-電壓降四端電極法、微電阻測量法。針對截面積較大的片狀、塊狀的導(dǎo)體，一般采用渦流法測量快速簡單，對于截面積小于渦流探頭直徑的導(dǎo)體如電線、電纜等，渦流法無法測量，傳統(tǒng)檢測方法是用單臂或雙臂電橋測量法，但由于操作繁瑣，測量時間長，還要人工計(jì)算出電導(dǎo)率、電阻率的結(jié)果值，工作效率極低，而且存在連接導(dǎo)線電阻和接觸電阻帶來的誤差。
近年來市場推出電流-電壓降四端子測量法的電阻率測量系統(tǒng)和微電阻測量儀，四端電極測量法在測量微電阻如10-5歐姆數(shù)量級電阻，可有效消除連接導(dǎo)線電阻和接觸電阻帶來的誤差，可以替代電橋測量電線電纜電阻率值，操作上比電橋法簡單。但仍存在系統(tǒng)龐大、造價高、無法攜帶到現(xiàn)場和野外操作，很多在電阻率測量中必備的功能如測量時恒流電流的選擇、正反向電流的輸入、導(dǎo)體材料溫度系數(shù)的校正等未能實(shí)現(xiàn)最佳自動控制，測量的準(zhǔn)確度、重現(xiàn)性仍難確保。另外測量的結(jié)果值如電導(dǎo)率、電阻率仍需人工或借助計(jì)算機(jī)求出，效率不高，而且容易產(chǎn)生人為誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置，無需任何人工計(jì)算、操作簡單、測量準(zhǔn)確可靠、檢測速度快、一次可完成多種參數(shù)的測量；體積小、造價低、攜帶方便、適用于現(xiàn)場、野外使用。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是 一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置，包括智能檢測裝置及用于定位被測導(dǎo)體的四端電極測試架，所述的智能檢測裝置是通過單片機(jī)控制電路控制數(shù)控恒流源電路的輸出電流，并通過電流換向電路連接至所述四端電極測試架為其提供檢測電流，再通過與四端電極測試架連接的微弱電壓放大電路將被測導(dǎo)體的電壓信號經(jīng)過第一A/D轉(zhuǎn)換電路傳送至單片機(jī)控制電路，所述的電流換向電路連接并受控于單片機(jī)控制電路，所述數(shù)控恒流源電路與電流檢測電路相連接，并通過第二A/D轉(zhuǎn)換電路傳送至單片機(jī)控制電路，所述的單片機(jī)控制電路還與電源電路、溫度傳感器、鍵盤和顯示器相連接，實(shí)時顯示溫度數(shù)據(jù)和測量信息。
進(jìn)一步的，所述的四端電極測試架包括固定支架以及安裝于其兩端上的一對電壓檢測定位夾頭，固定支架兩側(cè)還連接有一對活動的電流輸入夾頭，所述四端電極測試架是通過設(shè)于中部的電纜線端口與所述的檢測裝置相連接的。
進(jìn)一步的，所述的單片機(jī)控制電路還與R232通訊口相連接。所述的電源電路是通過電池供電的。
本發(fā)明是建立在電流-電壓降四端電極測量法基礎(chǔ)上，當(dāng)恒定直流電流經(jīng)本裝置電流輸入夾頭流入導(dǎo)體(導(dǎo)線)，由于導(dǎo)體的電阻存在，恒流直流電流便在導(dǎo)體上產(chǎn)生直流電壓降，測量該電壓值，根據(jù)歐姆定律可求導(dǎo)體兩端的電阻值然后依據(jù)導(dǎo)體長度L和導(dǎo)體橫截面積S，根據(jù)導(dǎo)體電阻與電阻率關(guān)系求出電阻率ρ值和電導(dǎo)率σ＝1/ρ值。
本實(shí)用新型提供的一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置，具有自動選定恒流源電流、自動電流換向、自動零點(diǎn)校正、自動溫度系數(shù)校正，相比較于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果為 (1)本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)檢測，克服了傳統(tǒng)用單臂，雙臂電橋操作繁瑣、測量時間長、人工計(jì)算工作效率低、及連接導(dǎo)線電阻和接觸電阻帶來的測量誤差。
(2)本實(shí)用新型采用電池供電，體積小、造價低，采用單片機(jī)控制電路自動完成測量和計(jì)算過程，操作簡單、測量快速，可方便攜帶到現(xiàn)場和野外使用。
(3)由于采用數(shù)控恒流源電路，單片機(jī)控制電路根據(jù)檢測的電壓，按設(shè)定的最佳選電流原則自動選定恒流源輸出直流電流，克服了電流過大對被測導(dǎo)體的加熱效應(yīng)，電流過小影響測量精度和分辨率，提高了測量速度和測量精度。
(4)本實(shí)用新型采用單片機(jī)控制電路控制電流換向電路，每一個測量結(jié)果都由正、反向兩次測量取算術(shù)平均值，都進(jìn)行消除零電壓、零電流處理，克服了測量電路零點(diǎn)飄移和人員操作產(chǎn)生的測量誤差，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖1是本實(shí)用新型一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置的原理框圖； 圖2是本實(shí)用新型四端電極測試架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型四端電極測試架底面的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
如圖1所示，一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置，包括智能檢測裝置及用于定位被測導(dǎo)體的四端電極測試架2，所述的智能檢測裝置是通過單片機(jī)控制電路1控制數(shù)控恒流源電路3的輸出電流，并通過電流換向電路7連接至所述四端電極測試架2為其提供檢測電流，再通過與四端電極測試架2連接的微弱電壓放大電路4將被測導(dǎo)體的電壓信號經(jīng)過第一A/D轉(zhuǎn)換電路61傳送至單片機(jī)控制電路1，所述的電流換向電路7連接并受控于單片機(jī)控制電路1，所述數(shù)控恒流源電路3與電流檢測電路5相連接，并通過第二A/D轉(zhuǎn)換電路62傳送至單片機(jī)控制電路1，所述的單片機(jī)控制電路1還與電源電路8、溫度傳感器9、鍵盤10和顯示器11相連接，實(shí)時顯示溫度數(shù)據(jù)和測量信息。所述的單片機(jī)控制電路1還與R232通訊口12相連接。所述的電源電路8是通過電池81供電的。
進(jìn)一步的，如圖2和圖3所示，所述的四端電極測試架2包括固定支架27以及安裝于其兩端上的一對電壓檢測定位夾頭21、22，固定支架27兩側(cè)還連接有一對活動的電流輸入夾頭，所述四端電極測試架2是通過設(shè)于中部的電纜線端口26與所述的檢測裝置相連接的。
本實(shí)用新型的工作過程是 開機(jī)后通過裝置的鍵盤鍵入被測導(dǎo)體(導(dǎo)線)的直徑或截面積，用電流--電壓降四端電極測試架上的電壓檢測定位夾頭夾住被測導(dǎo)體兩端，再用活動的電流輸入夾頭夾住電壓夾頭外側(cè)導(dǎo)體部分，構(gòu)成一個電流的回路。按測量按鍵，單片機(jī)控制電路進(jìn)入自動選擇數(shù)控恒流源電路輸出電流程序，電流從小到大逐步增加經(jīng)電流輸入活動夾頭流入導(dǎo)體回路，在電壓檢測定位夾頭兩端產(chǎn)生一個微弱的直流電壓，該電壓經(jīng)微弱電壓放大電路近萬倍的電壓放大后，由第一A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機(jī)控制電路，單片機(jī)控制電路根據(jù)電壓檢測得到的電壓值，按原設(shè)定的選電流原則，控制數(shù)控恒流源輸出最合適的直流電流。電流選定后，單片機(jī)控制電路進(jìn)入電導(dǎo)率、電阻率的測量程序。首先系統(tǒng)進(jìn)入正向電壓和正向電流測量，單片機(jī)控制電路控制電流換向電路正向?qū)?，電流從活動的電流輸入夾頭23流入導(dǎo)體，從活動的電流輸入夾頭24流出導(dǎo)體，此時單片機(jī)控制電路先令數(shù)控恒流源輸出零電流，經(jīng)電流換向電路通過連接電纜及電纜線端口26接至四端電極測試架上活動的電流輸入夾頭23、24，零電流從電流輸入夾頭23流入導(dǎo)體，電流輸入夾頭24流出導(dǎo)體形成回路，在電壓檢測定位夾夾頭21、22兩端產(chǎn)生正向零電壓，經(jīng)微弱電壓放大電路、第一A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機(jī)控制電路，得到正向零電壓的測量值。數(shù)控恒流源電路的正向零電流檢測信號，經(jīng)電流檢測電路、第二A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機(jī)控制電路得到正向零電流的測量值。接著單片機(jī)控制電路又令數(shù)控恒流源電路輸出已選定的直流電流，該電流流入流出被測導(dǎo)體路線與正向零電流流經(jīng)的路線一樣，在導(dǎo)體上產(chǎn)生一個正向微弱直流電壓，經(jīng)微弱電壓放大電路、第一A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機(jī)控制電路，經(jīng)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理消除正向零電壓影響得到正向電壓測量準(zhǔn)確值V正。同時數(shù)控恒流源電路正向電流檢測信號，經(jīng)電流檢測電路、第二A/D轉(zhuǎn)換電路送入單片機(jī)控制電路，經(jīng)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理消除零電流影響得到正向電流測量準(zhǔn)確值I正。
其次，系統(tǒng)進(jìn)入反向電壓和反向電流測量，單片機(jī)控制電路控制電流換向電路反向?qū)?，電流從活動的電流輸入夾頭24流入導(dǎo)體，從活動的電流輸入夾頭24流出。其余檢測過程與正向測量相同，最終得到了消除反向零電壓影響的反向電壓測量準(zhǔn)確值V反和消除反向零電流影響的反向電流測量準(zhǔn)確值I反。
最后，單片機(jī)控制電路依據(jù)正、反向電壓測量準(zhǔn)確值，正、反向電流測量準(zhǔn)確值用算術(shù)平均法求出測量電壓的平均值

測量電流的平均值

根據(jù)歐姆定律可求出四端測試架上的兩個電壓檢測定位夾頭之間導(dǎo)體準(zhǔn)確的電阻值，然后單片機(jī)控制電路依據(jù)兩個電壓檢測定位夾頭之間導(dǎo)體距離長度L及測量時鍵入的導(dǎo)體直徑或截面積S，自動計(jì)算出被測導(dǎo)體(導(dǎo)線)的電導(dǎo)率、電阻率等測量值，輸出給顯示器進(jìn)行顯示。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置，其特征在于包括智能檢測裝置及用于定位被測導(dǎo)體的四端電極測試架(2)，所述的智能檢測裝置是通過單片機(jī)控制電路(1)控制數(shù)控恒流源電路(3)的輸出電流，并通過電流換向電路(7)連接至所述四端電極測試架(2)為其提供檢測電流，再通過與四端電極測試架(2)連接的微弱電壓放大電路(4)將被測導(dǎo)體的電壓信號經(jīng)過第一A/D轉(zhuǎn)換電路(61)傳送至單片機(jī)控制電路(1)，所述的電流換向電路(7)連接并受控于單片機(jī)控制電路(1)，所述數(shù)控恒流源電路(3)與電流檢測電路(5)相連接，并通過第二A/D轉(zhuǎn)換電路(62)傳送至單片機(jī)控制電路(1)，所述的單片機(jī)控制電路(1)還與電源電路(8)、溫度傳感器(9)、鍵盤(10)和顯示器(11)相連接，實(shí)時顯示溫度數(shù)據(jù)和測量信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測定電導(dǎo)率的便攜裝置，其特征在于所述的四端電極測試架(2)包括固定支架(27)以及安裝于其兩端上的一對電壓檢測定位夾頭(21、22)，固定支架(27)兩側(cè)還連接有一對活動的電流輸入夾頭，所述四端電極測試架(2)是通過設(shè)于中部的電纜線端口(26)與所述的檢測裝置相連接的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測定電導(dǎo)率的便攜裝置，其特征在于所述的單片機(jī)控制電路(1)還與R232通訊口(12)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速測定電導(dǎo)率的便攜裝置，其特征在于所述的電源電路(8)是通過電池(81)供電的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及測量裝置領(lǐng)域，提供了一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置，包括智能檢測裝置及用于定位被測導(dǎo)體的四端電極測試架，所述的智能檢測裝置是通過單片機(jī)控制電路控制數(shù)控恒流源電路的輸出電流，并連接至四端電極測試架，再通過微弱電壓放大電路將被測導(dǎo)體的電壓信號經(jīng)過第一A/D轉(zhuǎn)換電路傳送至單片機(jī)控制電路，所述數(shù)控恒流源電路與電流檢測電路相連接，并通過第二A/D轉(zhuǎn)換電路傳送至單片機(jī)控制電路進(jìn)行處理。本實(shí)用新型提供一種快速測定導(dǎo)體電導(dǎo)率的便攜裝置，無需任何人工計(jì)算、操作簡單、測量準(zhǔn)確可靠、檢測速度快、一次可完成多種參數(shù)的測量；體積小、造價低、攜帶方便、適用于現(xiàn)場、野外使用。
文檔編號G01R27/08GK201562017SQ20092026275
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者蔡勝利 申請人:蔡勝利