專利名稱：直流微電阻測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流微電阻測量系統(tǒng)，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
接觸電阻在電氣技術(shù)領(lǐng)域中到處都有，接觸電阻的阻值一般比較小，接觸電阻的測量屬于微電阻測量技木。該類測量技術(shù)的基本原理為伏安法，所述伏安法又可細(xì)分為直流法、交流法和脈沖法等。
直流法中，用已知的恒定電流激勵被測部件，通過放大并測量接觸對電壓來計算被測阻值。由于被測接觸電壓的動態(tài)范圍很大，一般可從nV級變化至V級，因此運算放大器必須能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的放大倍率切換，以使放大后的電壓位于后續(xù)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入范圍內(nèi)；同時，當(dāng)被測電阻很小時，接觸電壓很小，運算放大器失調(diào)電壓的溫度漂移(簡稱“溫漂”)所導(dǎo)致的系統(tǒng)零點漂移就會變得不可忽略，造成測量讀數(shù)不穩(wěn)定和誤差大。因此采用直流法測微電阻，就必須同時地解決大范圍準(zhǔn)確變倍和消除零點漂移這兩個問題。交流法中，采用交流電流激勵被測部件，并用無源器件，一般采用變壓器作為電壓放大元件，大大減小了放大噪聲。但又引入了新的問題如果變壓器采用低頻變壓器，低頻變壓器體積和重量較大，不適于測量系統(tǒng)小型化、便攜化，如果采用高頻變壓器，能夠縮小體積和重量，但是在高頻下導(dǎo)體又會受到趨膚效應(yīng)的影響，使實測阻值遠(yuǎn)大于實際電阻值。脈沖法中，用一定峰值的電流脈沖激勵接觸對，可大大減小能耗和溫升，不足之處是這種方法對脈沖峰值十分敏感，而峰值、尤其是窄峰，較難測準(zhǔn)，因此準(zhǔn)確性難以提高。而且，由于測量過程有瞬間大電流，因此易于對其它敏感儀器造成干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有采用直流、交流法和脈沖法測量電阻值存在的由于放大器的量程和溫漂影響測量精度的問題，本發(fā)明提出了ー種直流微電阻測量系統(tǒng)。本發(fā)明所述的直流微電阻測量系統(tǒng)包括恒流源、標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻、放大器、電壓跟隨器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和控制電路，恒流源用于給串聯(lián)連接的待測部件和標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻提供激勵電流；標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻對地的電壓信號經(jīng)電壓跟隨器采集后輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后輸出給控制電路；待測部件兩端的電壓經(jīng)放大器采集并放大之后輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，經(jīng)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換之后輸出給控制電路；控制電路中嵌入有軟件模塊，該軟件模塊包括端電壓測量模塊、電流測量模塊和電阻計算模塊；其中電流測量模塊，用于根據(jù)電壓跟隨器輸出的端電壓Uref和標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻的阻值Rref計算獲得測量電流值
權(quán)利要求
1.直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，該測試系統(tǒng)包括恒流源(I)、標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)、放大器(5)、電壓跟隨器(6)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)和控制電路(8)，恒流源(I)用于給串聯(lián)連接的待測部件(2)和標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)提供激勵電流；標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)對地的電壓信號經(jīng)電壓跟隨器(6)采集后輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)，經(jīng)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)轉(zhuǎn)換之后輸出給控制電路(8);待測部件(2)兩端的電壓經(jīng)放大器采集并放大之后輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)，經(jīng)該模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)轉(zhuǎn)換之后輸出給控制電路(8)； 控制電路(8 )中嵌入有軟件模塊，該軟件模塊包括端電壓測量模塊、電流測量模塊和電阻計算模塊；其中 電流測量模塊，用于根據(jù)電壓跟隨器輸出的端電壓Uref和標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)的阻值Rref計算獲得測量電流值
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)采用精密大功率繞線電阻實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，所述放大器(5)采用差分輸入放大器實現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測試系統(tǒng)還包括模擬開關(guān)(4)，控制電路(8)用于控制模擬開關(guān)動作，進(jìn)而實現(xiàn)將放大器的兩個輸入端連接電源地、或者將放大器的兩個輸入端分別連接待測部件的兩端； 控制電路(8)中嵌的軟件模塊中的電壓測量模塊由下述模塊組成 正常測量模塊用于輸出控制信號給模擬開關(guān)(4)使放大器的兩個輸入端接被測部件的兩端、測量放大器輸出的電壓A(Ucontact+Ufloat)，其中Ucontact為被測部件的實際端電壓，Ufloat為采集該電壓時放大器的溫漂電壓，A為放大器的放大倍數(shù)； 誤差測量模塊用于輸出控制信號給模擬開關(guān)(4)使放大器的兩個輸入端短路并接地、同時將放大器輸出的電壓AU' float作為測量電壓修正值； 修正模塊用于根據(jù)初步測量電壓六卬。_。,+仏1(^)和測量電壓修正值A(chǔ)U' flMt計算獲得實際測量獲得的被測部件的端電壓>__為
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任意一個權(quán)利要求所述的直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的放大器(5)采用可變倍率放大器,控制電路(8)輸出放大器放大倍率控制信號給放大器(5);控制電路(8)中嵌的軟件模塊還包括放大倍率調(diào)整模塊用于發(fā)送放大器放大倍率控制信號給放大器(5)，使得放大器輸出的電壓在當(dāng)前放大倍率下滿量程的1/5-4/5之內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的放大倍率調(diào)整模塊由下述兩個模塊組成當(dāng)放大器輸出的電壓值超過放大器當(dāng)前放大倍率的滿量程的五分之四時，輸出放大器放大倍率控制信號給放大器(5)減小放大倍率的模塊； 當(dāng)放大器輸出的電壓值接小于目前放大器當(dāng)前放大倍率的滿量程的五分之一時，輸出輸出放大器放大倍率控制信號給放大器(5)增加放大倍率的模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，所述測試系統(tǒng)還包括鍵盤(10)和顯示器(9)，所述控制電路(8)接收鍵盤(10)輸入端信息，并發(fā)送顯示信息給顯示器(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直流微電阻測量系統(tǒng)，其特征在于，所述恒流源(I)為可控恒流源，控制電路(8)輸出控制信號給恒流源(I)控制其輸出電流的大??；控制電路(8)中嵌的軟件模塊還包括如下模塊接收鍵盤(10)輸入的恒流源輸出電流的設(shè)定電流數(shù)值的模塊；根據(jù)所述設(shè)定電流數(shù)值發(fā)送控制信號給恒流源(I)使其輸出相應(yīng)的電流值的模塊；將計算獲得的被測部件的電阻值值發(fā)送給顯示器(9)的模塊。
全文摘要
直流微電阻測量系統(tǒng)，涉及直流微電阻測量系統(tǒng)，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有采用直流、交流法和脈沖法測量接觸電阻存在的由于放大器的量程和溫漂誤差影響測量精度的問題。本發(fā)明采用恒流源為串聯(lián)連接的待測接觸對和標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻提供激勵電流；標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻對地的電壓信號經(jīng)電壓跟隨器實現(xiàn)采集；控制電路中嵌入有用于測量待測接觸對的端電壓的端電壓測量模塊、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻的電壓獲得電流值的電流測量模塊和計算被測接觸對的接觸電阻的電阻計算模塊。本發(fā)明采用軟件和硬件相結(jié)合的方式實現(xiàn)電阻的測量，有效的避免了放大器的量程即溫漂對測量精度的影響，可廣泛應(yīng)用于微電阻的測量技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號G01R27/14GK102841260SQ20121035854
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者任萬濱, 薛升俊, 呂辛, 陳宇, 鄭艷明 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)