基于cpci計算機微電阻高精度測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，包括：為待測電阻提供基準(zhǔn)激勵的恒流源，用于處理從待測電阻而來的壓降信號的信號調(diào)理卡，用于采集信號的CPCI采集卡，人機信息交互平臺，CPCI計算機；所述恒流源與所述信號調(diào)理卡連接；所述信號調(diào)理卡與所述CPCI采集卡連接；所述CPCI采集卡與所述人機信息交互平臺連接；所述人機信息交互平臺與所述CPCI計算機連接。本發(fā)明測量精度高，測量精度可達±0.1mΩ；自動化程度高，可實現(xiàn)自動測量、數(shù)據(jù)自動判定、自動生產(chǎn)測試報表、存檔；人機通訊信息豐富，可以錄入大量的待測產(chǎn)品信息、測試結(jié)果可以圖表、文檔、動畫等形式反饋。
【專利說明】基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電阻測試裝置，具體涉及一種基于CPCI計算機微電阻高精度測
試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電阻測試裝置，是電氣安全檢查與接地工程竣工驗收不可缺少的電子設(shè)備工具。包括接地電阻測試裝置、絕緣電阻測試裝置、直流電阻測量儀、表面電阻測試裝置以及回路電阻測試裝置。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，沒用專門用于火工品等危險品直流微電阻測試儀器裝置，主要是由于這些待測對象電阻十分微小，多數(shù)為毫歐級，而且由于安全需求要求通過的測試電流必須處于毫安級安全范圍內(nèi)。市面上的毫歐計測試電流絕大部分不滿足這一要求，而且多為單一的電阻測試功能沒法同時進行測試過程中的溫濕度狀態(tài)監(jiān)測，并且由于待測對象結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致測試接口不兼容，采用的測試導(dǎo)線引入導(dǎo)線電阻影響測試精度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中毫歐計多通過單片機來進行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理、計算獲得待測電阻，然后通過數(shù)碼顯示或液晶屏顯示測試結(jié)果。這是目前市場上絕大多數(shù)便攜式數(shù)字毫歐表所采取的測量方式。鑒于單片機處理信息能力的局限性，其人機交互互動性差、輸入信息只能是簡單的按鍵信號，無法輸入更豐富的信息，同時測量結(jié)果也只能進行簡單的顯示和傳遞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，以期待解決現(xiàn)有技術(shù)中電阻測試裝置測試精度低，功能性單一，互動性差，測試結(jié)果輸出功能單一等問題。
[0006]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，包括:為待測電阻提供基準(zhǔn)激勵的恒流源，用于處理從待測電阻而來的壓降信號的信號調(diào)理卡，用于采集信號的CPCI采集卡，人機信息交互平臺，CPCI計算機；所述恒流源與所述信號調(diào)理卡連接；所述信號調(diào)理卡與所述CPCI采集卡連接；所述CPCI采集卡與所述人機信息交互平臺連接；所述人機信息交互平臺與所述CPCI計算機連接。
[0008]更進一步的技術(shù)方案是基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置還包括溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器與所述CPCI采集卡連接。
[0009]更進一步的技術(shù)方案是恒流源主要由電壓基準(zhǔn)和高阻運算放大器組成，所述電壓基準(zhǔn)與所述高阻運算放大器連接。
[0010]更進一步的技術(shù)方案是電壓基準(zhǔn)與所述高阻運算放大器構(gòu)成負反饋電路。
[0011]更進一步的技術(shù)方案是恒流源內(nèi)設(shè)置有用于控制測試電流大小的自恢復(fù)限流保險裝置。
[0012]更進一步的技術(shù)方案是信號采集卡內(nèi)設(shè)置有包括第一級放大電路和第二級放大電路在內(nèi)的至少兩級放大電路。
[0013]更進一步的技術(shù)方案是第一級放大電路包括儀用放大器；所述第二級放大電路包括放大和調(diào)零功能的0P07運算放大器。
[0014]更進一步的技術(shù)方案是第一級放大電路是差分放大電路，所述差分放大電路包括AD620放大器。
[0015]更進一步的技術(shù)方案是采集卡是16位分辨率采集卡。
[0016]更進一步的技術(shù)方案是基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置設(shè)置有用于為測試裝置供電的電池。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明基于CPCI便攜計算機的火工品直流微小電阻參數(shù)測試裝置，集電阻測量、測試過程環(huán)境溫濕度檢測于一體。將測試接口、精密恒流源、信號調(diào)理電路、采集卡、人機信息交互及便攜式一體整機集成，提高了測試效率和智能化水平；采用功能強大的計算機平臺代替單片機，測試功能多、測量速度高、同時通過采用LABVIEW開發(fā)的圖形界面能夠?qū)崿F(xiàn)良好的人機信息交互、錄入信息豐富、測量結(jié)果可按多種形式存檔、打印心儀的測試報表、測試結(jié)果可通過通訊接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、可通過聯(lián)網(wǎng)遠程實現(xiàn)對危險品的電阻測量。本發(fā)明測量精度高，測量精度可達±0.ΙπιΩ ;自動化程度高，可實現(xiàn)自動測量、數(shù)據(jù)自動判定、自動生產(chǎn)測試報表、存檔；人機通訊信息豐富，可以錄入大量的待測產(chǎn)品信息、測試結(jié)果可以圖表、文檔、動畫等形式反饋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明一個實施例的恒流源電路原理圖。
[0020]圖3為本發(fā)明一個實施例的信號調(diào)理卡放大電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。
[0022]如圖1所示，圖1示出了本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，包括:為待測電阻Rx提供基準(zhǔn)激勵的恒流源100，用于處理從待測電阻而來的壓降信號的信號調(diào)理卡101，用于采集信號的CPCI采集卡102，人機信息交互平臺103，CPCI計算機105 ;本實施例中CPCI計算機是便攜式CPCI計算機；恒流源與信號調(diào)理卡連接；信號調(diào)理卡與CPCI采集卡連接；CPCI采集卡與人機信息交互平臺連接；人機信息交互平臺與CPCI計算機連接。作為優(yōu)選的實施方案，本實施例基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置還包括溫濕度傳感器104，溫濕度傳感器與CPCI采集卡連接。本實施例采用數(shù)據(jù)處理功能強大的CPCI計算機作為測試裝置主體結(jié)構(gòu)，采用“搭積木”式結(jié)構(gòu)設(shè)計，分別綜合電阻測試功能、環(huán)境溫濕度檢測功能、人機信息交互功能于一體。
[0023]由于測試的電阻為火工品危險物質(zhì)，對測試電流限制有嚴(yán)格要求，因此采用了恒流源伏安法測電阻原理并且在電流大小上給予嚴(yán)格的限制；由于被測電阻值很小，極小的引線電阻和接觸電阻都會影響測試精度，因此采用開爾文四線制測量方法。環(huán)境溫濕度檢測通過采用CPCI采集卡采集前端溫濕度敏感元件實現(xiàn)。通過設(shè)計高精度精密恒流源，然后將恒流源電源流過待測電阻Rx，在待測電阻上產(chǎn)生壓降，再通過CPCI數(shù)據(jù)采集卡采集電壓信號，經(jīng)CPCI計算機分析處理獲得待測電阻阻值。為了消除引線電阻和接觸電阻的影響，采用了開爾文四線制測量原理。首先通過高精度基準(zhǔn)電壓源和運算放大器設(shè)計高精密恒流源Is，當(dāng)恒流源Is流過電阻Rx時，在電阻上產(chǎn)生壓降信號U，再通過計算機對壓降信號U采集，利用歐姆定律獲得待測電阻的阻值。
[0024]如圖2所示，圖2示出了本發(fā)明一個實施例的恒流源電路原理圖。電源基準(zhǔn)Ul的2腳接入電壓Vcc，電源基準(zhǔn)Ul的I腳與6腳接電容，I腳同時接放大器U2，放大器U2接供電電源Vcc，放大器U2負極并聯(lián)電容，正極接電阻Rs以及快速自恢復(fù)限流保險裝置F2，保險裝置可以控制電路Is的變化范圍。恒流源為待測電阻提供基準(zhǔn)激勵，使之在其上產(chǎn)生壓降將電阻轉(zhuǎn)換為可以測量的電壓信號。因為恒流源為待測電阻提供一個基準(zhǔn)電流，因此恒流源的精度在很大程度上決定著測量精度。該恒流源采用高精度、穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)和高阻運算放大器組成。
[0025]在該恒流源設(shè)計過程中采用精密基準(zhǔn)電壓源和運算放大器構(gòu)成負反饋，確保恒流源精密穩(wěn)定。電壓基準(zhǔn)選用高精度、低溫漂和高穩(wěn)定度恒壓源，而運放則采用了極高輸入阻抗的運算放大器。由于測試對象為火工品危險物質(zhì)電阻，其對測試電流大小有較高安全要求。為此在測試電流回路中，對測試電流大小進行嚴(yán)格限制。為確保測試電流大小安全受控，在測試電流回路中采用了快速自恢復(fù)限流保險進行限流，當(dāng)測試電流由于某種原因升高快速自恢復(fù)保險立刻呈現(xiàn)高阻態(tài)截斷電流起到保護作用，當(dāng)電流值降到安全范圍以內(nèi)快速自恢復(fù)到常態(tài)呈導(dǎo)通狀態(tài)。通過以上途徑提高了測試過程安全性，保障了產(chǎn)品及測試人員安全性。
[0026]如圖3所示，圖3示出了本發(fā)明一個實施例的信號調(diào)理卡放大電路原理圖。待測電阻Rxl的壓降信號Ux經(jīng)過第一級放大器AD620和第二級0P07運算放大器U5兩級放大處理。第一級放大器AD620的I腳和8腳串聯(lián)第六電阻R6和壓敏電阻Rvl，第一級放大器AD620的7腳接12v電壓電源，第一級放大器AD620的2腳接第四電阻R4，第一級放大器AD620的3腳接第五電阻R5，第一級放大器AD620的4腳接地及第四電容C4。第一級放大器AD620的6腳接第七電阻R7后接第二級0P07運算放大器U5 ;第二級0P07運算放大器U5的I腳和8腳串聯(lián)第二壓敏電阻Rv2，第二級0P07運算放大器U5的7腳接12V電壓電源，第二級0P07運算放大器U5的2腳并聯(lián)第七電阻R7，以及與6腳串聯(lián)第八電阻R8，第二級0P07運算放大器U5的4腳接第六電容C6，以及接-12v電壓。信號調(diào)理卡中的信號調(diào)理電路主要是將電流通過待測電阻上將獲得的壓降信號進行濾波和放大，消除或降低信號中的干擾，放大有用信號提高信噪比。由于測量對象為毫歐級電阻，并且電壓基準(zhǔn)帶載能力有限因此測試電流不能太大，這樣微小的測試電流流經(jīng)待測電阻上產(chǎn)生的壓降信號也非常低，為微伏到毫伏級點壓降信號，因此必須進行放大后才能為采集卡進行采集。由于放大倍數(shù)較大，考慮采用多級放大電路進行信號放大，具體的實施方案是，本實施例中采用兩級放大電路進行信號放大。第一級采用儀用放大器放大，第二級采用精密運放0P07進行放大和調(diào)零。
[0027]根據(jù)信號輸入特點，作為優(yōu)選的實施方案，本實施例中第一級放大電路應(yīng)采用差分放大電路，要求運放具備高輸入阻抗、高精密、低溫漂等特點，第一級選用了精密儀用放大器AD620。
[0028]作為優(yōu)選的實施方案，本實施例中CPCI采集卡采用多路高分辨率的16位的采集卡，極大提高了測試精度。采集卡負責(zé)采集溫濕度傳感器標(biāo)準(zhǔn)的1-5V電壓信號和電阻上經(jīng)信號調(diào)理電路處理后的壓降信號。
[0029]優(yōu)選的實施方案是，本實施例中CPCI計算機是便攜CPCI計算機。CPCI便攜計算機是整個測試儀器的核心部分，CPCI計算機采用便攜式一體機。通過常用的圖形化編程軟件LABVIEW進行測試軟編程將CPCI計算機強大功能發(fā)揮出來。測試軟件采用圖形化語言編程，采用窗口式交互模式，使得人機界面直觀、友好。通過人機界面測試人員可以實現(xiàn)錄入產(chǎn)品的大量信息以及環(huán)境溫濕度實時顯示，并且根據(jù)測試數(shù)據(jù)結(jié)果自動判定產(chǎn)品合格與否、測試數(shù)據(jù)自動存檔等功能。
[0030]為了提高測試過程安全性，測試儀器摒棄了傳統(tǒng)的市電供電，采用電池供電，這樣安全性更加得以保障而且可以在沒有市電的場所及野外進行使用。
[0031 ] 在本說明書中所談到的“ 一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”、等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一個實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0032]盡管這里參照發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于:包括:為待測電阻提供基準(zhǔn)激勵的恒流源，用于處理從待測電阻而來的壓降信號的信號調(diào)理卡，用于采集信號的CPCI采集卡，人機信息交互平臺，CPCI計算機；所述恒流源與所述信號調(diào)理卡連接；所述信號調(diào)理卡與所述CPCI采集卡連接；所述CPCI采集卡與所述人機信息交互平臺連接；所述人機信息交互平臺與所述CPCI計算機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置還包括溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器與所述CPCI采集卡連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的恒流源主要由電壓基準(zhǔn)和高阻運算放大器組成，所述電壓基準(zhǔn)與所述高阻運算放大器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的電壓基準(zhǔn)與所述高阻運算放大器構(gòu)成負反饋電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的恒流源內(nèi)設(shè)置有用于控制測試電流大小的自恢復(fù)限流保險裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的信號采集卡內(nèi)設(shè)置有包括第一級放大電路和第二級放大電路在內(nèi)的至少兩級放大電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的第一級放大電路包括儀用放大器；所述第二級放大電路包括放大和調(diào)零功能的0P07運算放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的第一級放大電路是差分放大電路，所述差分放大電路包括AD620放大器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的采集卡是16位分辨率采集卡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置，其特征在于所述的基于CPCI計算機微電阻高精度測試裝置設(shè)置有用于為測試裝置供電的電池。
【文檔編號】G01R27/14GK103472307SQ201310409603
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】董明, 陸藺輝, 邵偉, 楊菊輝, 魏志勇, 范玉德, 鄭海廣, 高國防, 火旭宇 申請人:中國工程物理研究院化工材料研究所