本發(fā)明涉及纖維材料測量儀器領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字式纖維比電阻測試裝置及其測試方法。

背景技術(shù)：

紡織纖維在外電場作用下，導(dǎo)電能力很低，是一種良好的絕緣體，比電阻（電阻率）一般很高，尤其是吸濕性低的滌綸、腈綸、氯綸等合成纖維。在加工使用過程中，很容易產(chǎn)生靜電，為此必須控制纖維的比電阻值在一定范圍內(nèi)。纖維比電阻測試儀為紡織纖維加工使用企業(yè)所必備。目前測量纖維比電阻多為采用指針摸擬型纖維比電阻儀，其主要技術(shù)缺點是：1、電阻值測量范圍小，無法滿足目前發(fā)展日益增多的導(dǎo)電纖維比電阻的測試要求；2、指針電表指示電阻值會產(chǎn)生人工讀數(shù)誤差；3、測試精度差，測試結(jié)果讀數(shù)不穩(wěn)定；4、所測結(jié)果為電阻值，需人工計算成比電阻。因此，根據(jù)化纖工業(yè)生產(chǎn)和科研檢驗機(jī)構(gòu)纖維比電阻的測試要求，迫切需要一種數(shù)字式纖維比電阻測試儀，以提高測試結(jié)果準(zhǔn)確度和測試效率。因有的纖維絕緣電阻極高，測試儀只能用高絕緣電阻陶瓷材料制作的波段開關(guān)，因此對波段開關(guān)的檔位采樣是其難點。申請?zhí)?為201510822232.X、公布號為CN105425043A、發(fā)明創(chuàng)造名稱為“試樣自動壓縮纖維比電阻測試裝置及其測試方法”的中國專利文獻(xiàn)公開了一種數(shù)字式纖維比電阻測試裝置及其測試方法，其針對低比電阻值測試采用增加低阻測試開關(guān)和測試選擇開關(guān)方法，不但使測試操作復(fù)雜，而且降低了測試電路的絕緣電阻，縮小了高比電阻值測試范圍；在測試人員失誤將低比電阻值試樣設(shè)置為高阻測試有可能因過高電壓或過大電流導(dǎo)致儀表被損壞；因試樣電阻值由儀表讀數(shù)和量程選擇開關(guān)所指的倍率二部分確定，該文獻(xiàn)在測試中怎樣取得量程選擇開關(guān)所指的倍率未見公開。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)字式測量、測試量程廣、測試效率和測試精確度高、操作簡單安全且不易出錯的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置及其測試方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置，包括箱體、測試盒、試樣壓縮構(gòu)件和電路裝置；上述的電路裝置包括高阻抗放大器和高精度A/D轉(zhuǎn)換器；上述的測試盒用于容納被測纖維試樣，測試盒可插拔式安裝在箱體上；測試盒設(shè)有第一電極板和第二電極板；其結(jié)構(gòu)特點是：上述的電路裝置還包括放電開關(guān)、倍率開關(guān)、電源模塊、觸摸屏、微控器、放電開關(guān)檔位采樣電路、串聯(lián)分壓電路、電源選擇電路、測試電壓采樣電路、倍率開關(guān)檔位采樣電路以及滿度校正電壓電路；其中：

放電開關(guān)，用于選擇裝置執(zhí)行校滿、放電或測試功能；放電開關(guān)分別與上述的測試盒的第一電極板和第二電極板、高阻抗放大器、倍率開關(guān)、放電開關(guān)檔位采樣電路、滿度校正電壓電路以及微控器電連接；

倍率開關(guān)，用于測試電壓、量程以及倍率電阻檔位的選擇，倍率開關(guān)分別與上述的放電開關(guān)、電源模塊、串聯(lián)分壓電路、電源選擇電路、測試電壓采樣電路、倍率開關(guān)檔位采樣電路以及微控器電連接；

高阻抗放大器和高精度A/D轉(zhuǎn)換器，用于檢測并向微控器發(fā)送試樣檢測電壓信號；高阻抗放大器和高精度A/D轉(zhuǎn)換器串接，高阻抗放大器的輸入端與放電開關(guān)電連接；高精度A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與微控器電連接；

電源模塊，用于提供測試所需的電源；電源模塊輸出電源受微控器控制；

試樣壓縮構(gòu)件，用于測試使用時在微控器的控制下對被測纖維試樣進(jìn)行擠壓，使得被測纖維試樣與上述的測試盒的第一電極板和第二電極板緊密接觸；

觸摸屏，用于人機(jī)信息交互，觸摸屏與微控器的雙向信號電連接；

微控器，用于對裝置運行綜合控制、比電阻值計算以及數(shù)據(jù)存儲；

放電開關(guān)檔位采樣電路，用于向微控器發(fā)送信號使得微控器自動判斷裝置處于校滿、放電或測試狀態(tài)；放電開關(guān)檔位采樣電路分別與放電開關(guān)以及微控器電連接；

串聯(lián)分壓電路，用于擴(kuò)展被測纖維的電阻測量范圍，串聯(lián)分壓電路與倍率開關(guān)電連接，使用時串聯(lián)分壓電路與被測纖維試樣串聯(lián)分壓；

電源選擇電路，用于選擇測試所需電壓；電源選擇電路分別與倍率開關(guān)以及電源模塊電連接；

測試電壓采樣電路，用于使用時自動檢測當(dāng)前測試電壓實時值；測試電壓采樣電路分別與電源選擇電路以及微控器電連接；

倍率開關(guān)檔位采樣電路，用于采樣并向微控器發(fā)送量程信號；倍率開關(guān)檔位采樣電路分別與倍率開關(guān)以及微控器電連接；

滿度校正電壓電路，用于提供裝置校滿所需的滿度校正電壓信號，滿度校正電壓電路的輸入端與電源模塊電連接；滿度校正電壓電路的輸出端與放電開關(guān)電連接。

進(jìn)一步的方案是：上述的放電開關(guān)為三刀三位旋轉(zhuǎn)式波段開關(guān)；放電開關(guān)具有放電開關(guān)旋鈕、在放電開關(guān)旋鈕驅(qū)動下同軸同步運動的第一動觸頭D21、第二動觸頭D22、第三動觸頭D23以及與第一動觸頭D21配合設(shè)置的3個靜觸頭J211、J212、J213，與第二動觸頭D22配合設(shè)置的3個靜觸頭J221、J222、J223，與第三動觸頭D23配合設(shè)有3個靜觸頭J231、J232、J233；上述的放電開關(guān)旋鈕設(shè)置在箱體上。

進(jìn)一步的方案是：上述的放電開關(guān)檔位采樣電路包括電阻R1～R5共5只電阻；其中，電阻R1的一端接地，電阻R1的另一端通過放電開關(guān)的靜觸頭J231與電阻R2的一端電連接；電阻R2的另一端、電阻R3的一端以及放電開關(guān)的靜觸頭J232共線；電阻R3的另一端、電阻R4的一端以及放電開關(guān)的靜觸頭J233共線；電阻R4的另一端與電阻R5的一端具有公共接點，該公共接點與微控器具有的DC3.3V電源輸出端電連接；電阻R5的另一端接放電開關(guān)的第三動觸頭D23；放電開關(guān)的第三動觸頭D23與微控器設(shè)置的放電開關(guān)檔位采樣信號輸入端電連接。

進(jìn)一步的方案是：上述的倍率開關(guān)為三刀十一位旋轉(zhuǎn)式波段開關(guān)，倍率開關(guān)具有倍率開關(guān)旋鈕、在倍率開關(guān)旋鈕驅(qū)動下同軸同步運動的第一動觸頭D31、第二動觸頭D32、第三動觸頭D33；與第一動觸頭D31配合設(shè)置的11個靜觸頭J311～J3111，與第二動觸頭D32配合設(shè)置的11個靜觸頭J321～J3211，與第三動觸頭D33配合設(shè)有11個靜觸頭J331～J3311；倍率開關(guān)旋鈕設(shè)置在箱體上；

上述的倍率開關(guān)由其第一動觸頭D31和第二動觸頭D32與放電開關(guān)電連接。

進(jìn)一步的方案是：上述的串聯(lián)分壓電路包括電阻R6～R16共11只電阻；電阻R6～R16的各一端與倍率開關(guān)的靜觸頭J311～J3111對應(yīng)電連接；電阻R6～R16的各另一端均接地；測試使用時，電阻R6～R16依設(shè)置的檔位與被測纖維試樣（可視為電阻）串聯(lián)分壓。

進(jìn)一步的方案是：上述的上述的電源選擇電路由倍率開關(guān)的第二動觸頭D32和與其配合的11個靜觸頭J321～J3211以及連接用的導(dǎo)線構(gòu)成；其中，靜觸頭J321、靜觸頭J322以及靜觸頭J323通過導(dǎo)線并聯(lián)相接后形成一個公共接點，該公共接點為電源選擇電路的第一電源輸入端；靜觸頭J324～J3211共8個靜觸頭通過導(dǎo)線并聯(lián)相接后形成一個公共接點，該公共接點為電源選擇電路的第二電源輸入端；電源選擇電路由其第一和第二電源輸入端與電源模塊電連接。

進(jìn)一步的方案是：上述的倍率開關(guān)檔位采樣電路包括電阻R17～R29共13只電阻；其中，電阻R17的一端接地，電阻R17的另一端通過倍率開關(guān)的靜觸頭J331與電阻R18的一端串接；電阻R18～R28依次串接；倍率開關(guān)的靜觸頭J332～J3311依次與電阻R18～R28每2個相鄰電阻的串接點對應(yīng)電連接；電阻R28的未串接的另一端與電阻R29的一端具有公共接點，該公共接點接微控器具有的DC3.3V電源輸出端；電阻R29的另一端與倍率開關(guān)的第三動觸頭D33電連接；倍率開關(guān)的第三動觸頭D33與微控器設(shè)有的倍率開關(guān)檔位采樣信號輸入端電連接。

進(jìn)一步的方案是：上述的試樣壓縮構(gòu)件為電動推桿或氣動推桿。

一種上述的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置用于測試?yán)w維比電阻的測試方法，包括以下步驟：

①裝置校零：接通裝置電源預(yù)熱，通過觸摸屏輸入待測纖維試樣類型，預(yù)熱結(jié)束后根據(jù)觸摸屏的提示將放電開關(guān)置于放電檔位；放電開關(guān)檔位采樣電路自動檢測到放電開關(guān)已置于放電檔位后，此時高阻抗放大器輸入端接地；微控器經(jīng)高阻抗放大器和高精度A/D轉(zhuǎn)換器采集并保存裝置因外部感應(yīng)電壓以及裝置電路參數(shù)變化原因產(chǎn)生的零點漂移電壓值Vo；

②裝置校滿：根據(jù)觸摸屏提示置放電開關(guān)至校滿檔位進(jìn)行校滿，校滿結(jié)束后微控器計算并保存理想電壓值Vf以及校滿電壓修正值Vi；根據(jù)觸摸屏提示置放電開關(guān)至放電檔位；

③選擇纖維試樣對應(yīng)的倍率檔位和測試電壓：根據(jù)待測纖維試樣，確定其對應(yīng)的倍率檔位；將倍率開關(guān)置于設(shè)定的倍率檔位；所需的測試電壓同步被選定；

④纖維試樣測試：將待測纖維試樣放入測試盒內(nèi)并將測試盒就位；通過觸摸屏向微控制發(fā)送壓縮試樣命令，試樣壓縮構(gòu)件壓縮纖維試樣至設(shè)定位置；根據(jù)觸摸屏提示置放電開關(guān)至測試檔位；微控器自動開始60秒倒計時；電源模塊給測試盒加上預(yù)設(shè)的測試電壓；高阻抗放大器4檢測倍率開關(guān)所接倍率電阻上形成的測試信號電壓值Vm，經(jīng)放大后由高精度A/D轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送微控器；微控器將測試信號電壓值Vm發(fā)送觸摸屏顯示；微控器通過倍率開關(guān)檔位采樣電路同時采集此時倍率開關(guān)的檔位數(shù)，確定預(yù)存的相應(yīng)的倍率電阻值Rm；同時確定當(dāng)前測試電壓檔位；微控器同時通過測試電壓采樣電路獲取測試電壓實時檢測值Vt；

⑤計算被測纖維試樣的電阻值：微控器利用前述步驟中所得的零點漂移電壓值Vo、理想電壓值Vf、校滿電壓修正值Vi以及測試信號電壓值Vm以及通過測試電壓采樣電路檢測的實時電壓值Vt，計算被測纖維試樣的電阻值Rx；

⑥計算被測纖維試樣的比電阻值：微控器根據(jù)輸入的被測纖維試樣的參數(shù)以及計算出的被測纖維試樣的電阻值Rx，根據(jù)比電阻計算的通用公式計算出該試樣的比電阻值，并發(fā)送觸摸屏實時顯示；微控器保存本次檢測的被測纖維試樣的電阻值Rx和比電阻值；

⑦取下測試盒：根據(jù)觸摸屏提示將放電開關(guān)置放電檔位；放電開關(guān)檔位采樣電路自動檢測到放電開關(guān)已置于放電檔位后，微控器控制試樣壓縮構(gòu)件與測試盒脫離接觸，取下測試盒，取出本次被測纖維試樣；

⑧重復(fù)步驟④至步驟⑦，測試下一份纖維試樣，直至做完試驗所需的測試試樣次數(shù)。

進(jìn)一步的方案是：上述的步驟②中裝置校滿的方法包括以下步驟：

第一步，計算理想電壓值Vf：微控器采用公式（1）計算理想電壓值Vf:

Vf＝Rs×Vt/(Rm－Rs) （1）

式中，Vt為校滿時微控器接收測試電壓采樣電路發(fā)送的實測的測試電壓值，Rs、Rm為微控器預(yù)置的能使測試裝置校滿時為滿量程的電阻值，其中Rs可視為試樣電阻值，Rm可視為倍率電阻值；

第二步，計算并保存校滿電壓修正值：微控器采用公式（2）計算并保存校滿電壓修正值Vi：

Vi＝Vf－(Va－Vo) （2）

式中，Va為微控器經(jīng)高阻抗放大器和高精度A/D轉(zhuǎn)換器取得的倍率電阻Rm的電壓實測值，Vo為步驟①中所得的零點漂移電壓值，Vf為本步驟中第一步所得的理想電壓值；

上述的步驟④中，微控器對測試信號電壓值Vm采用如下方法選定：

若觸摸屏顯示的測試信號電壓值Vm基本穩(wěn)定不變，則觸摸屏提示確認(rèn)當(dāng)前值為測試值；若測試信號電壓值Vm隨時間漂移，微控制器自動將60s倒計時完畢時的測試信號電壓值Vm作為確認(rèn)的測量值；

上述的步驟⑤中，微控器計算被測纖維試樣的電阻值的方法包括以下步驟：

第一步，先采用公式（3）計算測試信號電壓值Vm的修正值Vmc：

Vmc＝(Vm－Vo)×Vi/Vf （3）

式中，Vo為步驟①中所得的零點漂移電壓值，Vm為步驟④中所得的測試信號電壓值，Vi為步驟②中所得的校滿電壓修正值；Vf為步驟②中所得的理想電壓值；

第二步：再采用公式（4）計算被測纖維試樣的電阻值Rx：

Rx=Vmc×Rm/(Vt－Vmc) （4）

式中Vt為當(dāng)前通過測試電壓采樣電路檢測的實時電壓值，Rm為當(dāng)前倍率電阻值。

本發(fā)明具有積極的效果：（1）本發(fā)明的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，成本較低，使用時只需要通過兩個旋鈕以及觸摸屏即可完成測試操作，人機(jī)交互性好，使用方便安全，不易出錯。（2）本發(fā)明的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置，其在使用時，能夠自動對測試電源、放電開關(guān)、倍率開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，具有容錯保護(hù)功能，安全可靠性好。（3）本發(fā)明的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置，其在測試使用時，對裝置的零點漂移電壓值、校滿電壓修正值等均予以考慮并進(jìn)行自動修改，從而能夠有效提高裝置的測試精度。（4）本發(fā)明的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置，其設(shè)有以太網(wǎng)口、USB口、串口，便于聯(lián)網(wǎng)、插接U盤等使用，拓展了裝置的性價比。（5）利用本發(fā)明的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置進(jìn)行纖維試樣測試的方法，簡便易行，安全可靠且能夠獲得高精度的測試結(jié)果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的裝置的電路結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖3為圖2中放電開關(guān)的第一組動、靜觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中還示意性顯示了其部分電連接關(guān)系；

圖4為圖2中放電開關(guān)的第二組動、靜觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中還示意性顯示了其部分電連接關(guān)系；

圖5為圖2中放電開關(guān)的第三組動、靜觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中還示意性顯示了其與圖2中放電開關(guān)檔位采樣電路的電連接關(guān)系；

圖6為圖2中倍率開關(guān)的第一組動、靜觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中還示意性顯示了其與圖2中串聯(lián)分壓電路的電連接關(guān)系；

圖7為圖2中倍率開關(guān)的第二組動、靜觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖2中倍率開關(guān)的第三組動、靜觸頭的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中還示意性地顯示了其與圖2中倍率開關(guān)檔位采樣電路的電連接關(guān)系。

上述附圖中的附圖標(biāo)記如下：

箱體100，

測試盒1，

放電開關(guān)2，放電開關(guān)旋鈕2-1，放電開關(guān)檔位采樣電路21，

倍率開關(guān)3，倍率開關(guān)旋鈕3-1，串聯(lián)分壓電路31，測試電壓采樣電路32，倍率開關(guān)檔位采樣電路33；

高阻抗放大器4，高精度A/D轉(zhuǎn)換器5，

電源模塊6，電源開關(guān)6-1，滿度校正電壓電路61，

試樣壓縮構(gòu)件7，

觸摸屏8，

微控器9，太網(wǎng)口91、USB口92、串口93。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

（實施例1）

見圖1和圖2，本實施例的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置，其主要由箱體100、測試盒1、試樣壓縮構(gòu)件7和電路裝置組成。電路裝置包括放電開關(guān)2、倍率開關(guān)3、高阻抗放大器4、高精度A/D轉(zhuǎn)換器5、電源模塊6、觸摸屏8、微控器9、放電開關(guān)檔位采樣電路21、串聯(lián)分壓電路31、電源選擇電路、測試電壓采樣電路32、倍率開關(guān)檔位采樣電路33和滿度校正電壓電路61組成。

微控器9，用于對裝置運行綜合控制、比電阻值計算以及數(shù)據(jù)存儲，微控器9設(shè)有放電開關(guān)檔位采樣信號輸入端，試樣檢測信號輸入端、第一和第二測試電壓采樣信號輸入端、倍率開關(guān)檔位采樣信號輸入端、第一和第二電源輸出控制端、試樣壓縮構(gòu)件控制信號輸出端、觸摸屏信息交互端以及DC3.3V電源輸出端；微控器9還配設(shè)有設(shè)于箱體100上的以太網(wǎng)口91、USB口92和串口93。本實施例中，微控器9優(yōu)選采用工業(yè)級MCU。

電源模塊6用于提供測試所需的電源；電源模塊6由1V穩(wěn)壓電源和100V穩(wěn)壓電源組成，電源模塊6設(shè)有電源輸入端、第一、第二電源輸出端和第一、第二電源輸出控制信號輸入端；電源模塊6的第一、第二電源輸出控制信號輸入端與微控器9的第一和第二電源輸出控制端對應(yīng)電連接；使用時，電源模塊6的電源輸入端通過配設(shè)在箱體100上的電源開關(guān)6-1外接220V市電，電源模塊6的第一電源輸出端輸出DC1V電源，電源模塊6的第二電源輸出端輸出DC100V電源；電源模塊6輸出電源受微控器9控制；電源模塊6輸出100V穩(wěn)壓電源時具有過電流保護(hù)功能。

滿度校正電壓電路61用于提供校滿所需的滿度校正電壓信號，滿度校正電壓電路61的輸入端與電源模塊6的第二電源輸出端（100V）電連接。

測試盒1可插拔式安裝在箱體100上；測試盒1設(shè)有第一電極板和第二電極板，第一電極板和第二電極板之間的間距固定。使用時，測試盒1容納被測纖維試樣，被測纖維試樣通過試樣壓縮構(gòu)件7擠壓，與測試盒1內(nèi)的第一電極板和第二電極板緊密接觸。

參見圖3至圖5，放電開關(guān)2為三刀三位旋轉(zhuǎn)式波段開關(guān)，放電開關(guān)2具有放電開關(guān)旋鈕2-1、在放電開關(guān)旋鈕2-1驅(qū)動下同軸同步運動的第一動觸頭D21、第二動觸頭D22、第三動觸頭D23，與第一動觸頭D21配合設(shè)有3個靜觸頭J211、J212、J213，與第二動觸頭D22配合設(shè)有3個靜觸頭J221、J222、J223，與第三動觸頭D23配合設(shè)有3個靜觸頭J231、J232、J233；放電開關(guān)旋鈕2-1設(shè)置在箱體100上。

放電開關(guān)2的第一動觸頭D21與測試盒1的第一電極板電連接；靜觸頭J211與滿度校正電壓電路61的輸出端電連接；靜觸頭J212接地；放電開關(guān)2的第二動觸頭D22與測試盒1的第二電極板電連接；靜觸頭J221空置；靜觸頭J222接地；

放電開關(guān)檔位采樣電路21，用于向微控器9發(fā)送信號使得微控器9自動判斷裝置處于校滿、放電或測試狀態(tài)；放電開關(guān)檔位采樣電路21與放電開關(guān)2配套設(shè)置，放電開關(guān)檔位采樣電路21由電阻R1～R5共5只電阻組成；其中，電阻R1的一端接地，電阻R1的另一端通過靜觸頭J231與電阻R2的一端電連接；電阻R2的另一端、電阻R3的一端以及靜觸頭J232共線；電阻R3的另一端、電阻R4的一端以及靜觸頭J233共線；電阻R4的另一端與電阻R5的一端具有公共接點，該公共接點接微控器9的DC3.3V電源輸出端；電阻R5的另一端接放電開關(guān)2的第三動觸頭D23；放電開關(guān)2的第三動觸頭D23接微控器9的放電開關(guān)檔位采樣信號輸入端電連接。

放電開關(guān)2用于選擇控制裝置執(zhí)行校滿、放電或測試功能；放電開關(guān)2三檔功能由1至3檔依次設(shè)置為校滿、放電和測試；并在箱體上放電開關(guān)旋鈕2-1周邊設(shè)置相應(yīng)標(biāo)識，使用時，當(dāng)放電開關(guān)旋鈕2-1置于校滿檔時，第一動觸頭D21與靜觸頭J211接通，第二動觸頭D22與靜觸頭J221接通，第三動觸頭D23與靜觸頭J231接通；當(dāng)放電開關(guān)旋鈕2-1置于放電檔時，第一動觸頭D21與靜觸頭J212接通，第二動觸頭D22與靜觸頭J222接通，第三動觸頭D23與靜觸頭J232接通；當(dāng)放電開關(guān)旋鈕2-1置于測試檔時，第一動觸頭D21與靜觸頭J213接通，第二動觸頭D22與靜觸頭J223接通，第三動觸頭D23與靜觸頭J233接通。

高阻抗放大器4和高精度A/D轉(zhuǎn)換器5串接，用于檢測并向微控器9發(fā)送試樣檢測電壓信號；高阻抗放大器4和高精度A/D轉(zhuǎn)換器5均為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，不再詳述。高阻抗放大器4的輸入端與放電開關(guān)2的第一動觸頭D21電連接；高精度A/D轉(zhuǎn)換器5的輸出端與微控器9的試樣檢測信號輸入端電連接。

參見圖6至圖8，倍率開關(guān)3，用于測試電壓、量程以及倍率電阻檔位的選擇；倍率開關(guān)3為三刀十一位旋轉(zhuǎn)式波段開關(guān)，倍率開關(guān)3具有倍率開關(guān)旋鈕3-1、在倍率開關(guān)旋鈕3-1驅(qū)動下同軸同步運動的第一動觸頭D31、第二動觸頭D32、第三動觸頭D33，與第一動觸頭D31配合設(shè)有11個靜觸頭J311～J3111，與第二動觸頭D32配合設(shè)有11個靜觸頭J321～J3211，與第三動觸頭D33配合設(shè)有11個靜觸頭J331～J3311；倍率開關(guān)旋鈕3-1設(shè)置在箱體100上。

倍率開關(guān)3的第一動觸頭D31與放電開關(guān)2的靜觸頭J213電連接；倍率開關(guān)3的第二動觸頭D32與放電開關(guān)2的靜觸頭J223電連接。

參見圖6，串聯(lián)分壓電路31，用于擴(kuò)展被測纖維的電阻測量范圍，串聯(lián)分壓電路31主要由電阻R6～R16共11只倍率電阻組成；電阻R6～R16的各一端與倍率開關(guān)3的靜觸頭J311～J3111對應(yīng)電連接；電阻R6～R16的各另一端均接地；測試時，倍率電阻R6～R16依設(shè)置的檔位與被測纖維試樣（可視為電阻）串聯(lián)分壓。

參見圖7，電源選擇電路，用于選擇測試所需電壓；電源選擇電路由倍率開關(guān)3的第二動觸頭D32和與其配合的11個靜觸頭J321～J3211以及連接用的導(dǎo)線構(gòu)成；其中，靜觸頭J321、靜觸頭J322以及靜觸頭J323通過導(dǎo)線并聯(lián)相接后形成一個公共接點，該公共接點即為電源選擇電路的第一電源輸入端；電源選擇電路的第一電源輸入端與電源模塊6的第一電源輸出端（DC1V）電連接；靜觸頭J324～J3211共8個靜觸頭通過導(dǎo)線并聯(lián)相接后形成一個公共接點，該公共接點即為電源選擇電路的第二電源輸入端；電源選擇電路的第二電源輸入端與電源模塊6的第二電源輸出端（DC100V）電連接；使用過程中，當(dāng)?shù)诙佑|頭D32與靜觸頭J321～J323中任一個相接時，裝置選擇DC1V測試用的電源；當(dāng)?shù)诙佑|頭D32與靜觸頭J324～J3211中任一個相接時，裝置選擇DC100V測試用的電源。

測試電壓采樣電路32，用于使用時自動檢測當(dāng)前測試電壓實時值；測試電壓采樣電路33設(shè)有第一、第二信號輸入端和第一、第二信號輸出端，測試電壓采樣電路33的第一、第二信號輸入端與前述的電源選擇電路的第一、第二電源輸入端對應(yīng)電連接；測試電壓采樣電路33的第一、第二信號輸出端與微控器9的第一、第二測試電壓采樣信號輸入端對應(yīng)電連接。

參見圖8，倍率開關(guān)檔位采樣電路33，用于采樣并向微控器9發(fā)送量程信號；倍率開關(guān)檔位采樣電路33與倍率開關(guān)3配套設(shè)置，倍率開關(guān)檔位采樣電路33由電阻R17～R29共13只電阻組成；其中，電阻R17的一端接地，電阻R17的另一端通過靜觸頭J331與電阻R18的一端串接；電阻R18～R28依次串接；靜觸頭J332～J3311依次與電阻R18～R28每2個相鄰電阻的串接點對應(yīng)電連接，例如，靜觸頭J332與電阻R18和電阻R19的串接點電連接；靜觸頭J3311與電阻R27和電阻R28的串接點電連接，依此類推；電阻R28的未串接的另一端與電阻R29的一端具有公共接點，該公共接點接微控器9的DC3.3V電源輸出端；電阻R29的另一端與倍率開關(guān)3的第三動觸頭D33電連接；倍率開關(guān)3的第三動觸頭D33與微控器9的倍率開關(guān)檔位采樣信號輸入端電連接。本實施例中，電阻R17～R27的電阻值為100Ω，電阻R28的電阻值為560Ω，R29的電阻值為20kΩ。電阻R17的作用是讓第一檔位的電壓與地電壓相區(qū)別，電阻R28的作用是讓最后一個檔位的電壓與+3.3V相區(qū)別，電阻R29的作用是使得倍率開關(guān)3在旋轉(zhuǎn)過程中尚未與檔位靜觸點連接時的電壓約為+3.3V。

倍率開關(guān)3由其設(shè)于箱體100上的倍率開關(guān)旋鈕3-1驅(qū)動，使得倍率開關(guān)3的第一動觸頭D31、第二動觸頭D32、第三動觸頭D33分別同步與其各自配設(shè)的11個檔位的靜觸頭相接觸；倍率開關(guān)旋鈕3-1在箱體100上標(biāo)示有11個檔位，該11個檔位對應(yīng)的電阻量程為10Ω～10³Ω、10³Ω～10⁵Ω、10⁵Ω～10⁷Ω、10⁶Ω～10⁷Ω、10⁷Ω～10⁸Ω、10⁸Ω～10⁹Ω、10⁹Ω～10¹⁰Ω、10¹⁰Ω～10¹¹Ω、10¹¹Ω～10¹²Ω、10¹²Ω～10¹³Ω、10¹³Ω～10¹⁴Ω,使用時，當(dāng)倍率開關(guān)旋鈕3-1置于第一、第二和第三檔位時，選擇的倍率電阻值為10²Ω、10⁴Ω和10⁶Ω,此時選定的測試電壓值為1V ，當(dāng)倍率開關(guān)旋鈕3-1置于第四至第十一檔位時，選擇的倍率電阻值為10⁴Ω～10¹¹Ω，此時選定的測試電壓值為100V；倍率開關(guān)3的倍率開關(guān)旋鈕3-1逆時針旋轉(zhuǎn)至不能旋，此時倍率開關(guān)3的各動觸點分別連接與其配設(shè)的第一檔位靜觸點，微控器9將采樣到約0.2V的電壓，倍率開關(guān)3每順時針旋轉(zhuǎn)一檔位，微控器9將采樣到升高約0.2V的電壓，微控器9以此確定倍率開關(guān)3的檔位。

仍見圖2，試樣壓縮構(gòu)件7用于對置入測試盒1內(nèi)的被測纖維試樣進(jìn)行壓緊，使得被測纖維試樣與測試盒1內(nèi)的第一電極板和第二電極板緊密接觸。試樣壓縮構(gòu)件7可采用電動推桿，也可采用氣動推桿，本實施例中優(yōu)選采用電動推桿。試樣壓縮構(gòu)件7設(shè)有與微控器9相連接的控制信號輸入端，試樣壓縮構(gòu)件7的動作受微控器9控制；試樣壓縮構(gòu)件7的控制信號輸入端與微控器9的試樣壓縮構(gòu)件控制信號輸出端電連接。

觸摸屏8用于參數(shù)輸入、操作選擇、測試和報警信息顯示等人機(jī)信息交互，觸摸屏8與微控器9的信息交互端雙向信號電連接。

參見圖1～8，本實施例的數(shù)字式纖維比電阻測試裝置，其用于測試?yán)w維比電阻的方法，包括以下步驟：

①裝置校零：接通裝置電源預(yù)熱，通過觸摸屏8輸入待測纖維試樣類型，預(yù)熱結(jié)束后根據(jù)觸摸屏8的提示，旋轉(zhuǎn)放電開關(guān)旋鈕2-1將放電開關(guān)2置于放電檔位；裝置通過放電開關(guān)檔位采樣電路21自動檢測到放電開關(guān)2已置于放電檔位后，此時高阻抗放大器4輸入端接地，即接零電位；微控器9經(jīng)高阻抗放大器4和高精度A/D轉(zhuǎn)換器5采集并保存裝置因外部感應(yīng)電壓以及裝置電路參數(shù)變化原因產(chǎn)生的零點漂移電壓值Vo；

②裝置校滿：觸摸屏8提示置放電開關(guān)2至校滿檔位，旋轉(zhuǎn)放電開關(guān)旋鈕2-1將放電開關(guān)2置于校滿檔位；裝置自動檢測到放電開關(guān)2已置校滿檔位后，裝置進(jìn)行校滿，校滿結(jié)束后，觸摸屏8提示將放電開關(guān)2置放電檔位；旋轉(zhuǎn)放電開關(guān)旋鈕2-1將放電開關(guān)2置于放電檔位；

本步驟中，校滿的方法采用以下步驟：

第一步，計算理想電壓值Vf：微控器9采用公式（1）計算理想電壓值Vf:

Vf＝Rs×Vt/(Rm－Rs) （1）

式中，Vt為校滿時微控器9接收測試電壓采樣電路32發(fā)送的實測的測試電壓值，Rs、Rm為微控器9預(yù)置的能使測試裝置校滿時為滿量程的電阻值，其中Rs可視為試樣電阻值，Rm可視為倍率電阻值；理想電壓值Vf為不考慮裝置所受各種影響時的電壓值。

第二步，計算并保存校滿電壓修正值：微控器9采用公式（2）計算并保存校滿電壓修正值Vi：

Vi＝Vf－(Va－Vo) （2）

式中，Va為微控器9經(jīng)高阻抗放大器4和高精度A/D轉(zhuǎn)換器5取得的倍率電阻Rm的電壓實測值，Vo為步驟①中所得的零點漂移電壓值，Vf為前述本步驟中第一步所得的理想電壓值；

③選擇纖維試樣對應(yīng)的倍率檔位和測試電壓：根據(jù)待測纖維試樣，確定其對應(yīng)的倍率檔位，旋轉(zhuǎn)倍率開關(guān)旋鈕3-1至設(shè)定的倍率檔位；通過旋轉(zhuǎn)倍率開關(guān)旋鈕3-1選定倍率檔位的同時，選定該檔位對應(yīng)的測試電壓；

④纖維試樣測試：將待測纖維試樣（15g化學(xué)短纖維）放入測試盒1內(nèi)并將測試盒1就位；通過觸摸屏8向微控制9發(fā)送壓縮試樣命令，試樣壓縮構(gòu)件7壓縮纖維試樣至設(shè)定位置；觸摸屏8提示置放電開關(guān)2至測試檔位，旋轉(zhuǎn)放電開關(guān)旋鈕2-1將放電開關(guān)2置于測試檔位；裝置自動檢測到放電開關(guān)2已置測試檔位后自動開始60秒倒計時，電源模塊6給測試盒1加上預(yù)設(shè)的測試電壓，通過纖維試樣的電流絕大部分經(jīng)放電開關(guān)2、倍率開關(guān)3至地，并在倍率開關(guān)3所接的倍率電阻上形成測試信號電壓值Vm，高阻抗放大器4放大該電壓并經(jīng)高精度A/D轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后發(fā)送微控器9；觸摸屏8接收微控器9發(fā)送的測試信號電壓值Vm并實時顯示，若測試信號電壓值Vm基本穩(wěn)定不變，則觸摸屏8提示確認(rèn)當(dāng)前值為測試值；若測試信號電壓值Vm隨時間漂移，微控制器9自動將60s倒計時完畢時的測試信號電壓值Vm作為確認(rèn)的測量值；微控器9通過倍率開關(guān)檔位采樣電路33同時采集此時倍率開關(guān)3的檔位數(shù)，確定相應(yīng)的倍率電阻值Rm并同時確定當(dāng)前測試電壓檔位為1V或100V；電阻值Rm為電阻R16-R16經(jīng)高精度電阻儀測量所得并存儲在微控器9內(nèi)的電阻值；微控器9同時通過測試電壓采樣電路32獲取測試電壓實時檢測值Vt；

⑤計算被測纖維試樣的電阻值：微控器9先采用公式（3）計算測試信號電壓值Vm的修正值Vmc，再采用公式（4）計算被測纖維試樣的電阻值Rx：

Vmc＝(Vm－Vo)×Vi/Vf （3）

式中，Vo為步驟①中所得的零點漂移電壓值，Vm為步驟④中所得的測試信號電壓值，Vi為步驟②中所得的校滿電壓修正值；Vf為步驟②中所得的理想電壓值；

Rx=Vmc×Rm/(Vt－Vmc) （4）

式中Vt為當(dāng)前通過測試電壓采樣電路32檢測的實時電壓值，Rm為當(dāng)前倍率電阻值；

⑥計算被測纖維試樣的比電阻值：微控器9根據(jù)輸入的被測纖維試樣的參數(shù)和計算出的被測纖維試樣的電阻值Rx，根據(jù)比電阻計算的通用公式計算出該試樣的比電阻值，并發(fā)送觸摸屏8實時顯示；微控器9保存本次檢測的被測纖維試樣的電阻值Rx和比電阻值；

⑦取下測試盒：觸摸屏8提示將放電開關(guān)2置放電檔位，旋轉(zhuǎn)放電開關(guān)旋鈕2-1將放電開關(guān)2置于放電檔位；裝置通過放電開關(guān)檔位采樣電路21自動檢測到放電開關(guān)2已置于放電檔位后，微控器9控制試樣壓縮構(gòu)件7與測試盒1脫離接觸，取下測試盒1，取出本次被測纖維試樣；

⑧重復(fù)步驟④至步驟⑦，測試下一份15g纖維試樣，直至做完試驗所需的測試試樣次數(shù)；裝置自動計算保存測試結(jié)果及其統(tǒng)計值；儀器自動計算及其統(tǒng)計值修約方法遵循最新公布的纖維比電阻測試方法標(biāo)準(zhǔn)。

在前述步驟所涉的測試過程中，微控器9通過測試電壓采樣電路32實時檢測所加的測試電壓，一旦檢測到不正確的電壓值，例如出現(xiàn)失誤將低電阻值試樣選為100V測試電壓測試時，微控器9立即控制電源模塊6切斷此測試電源，停止測試并通過觸摸屏8向測試人員發(fā)出警告提示信息。

在指針摸擬型纖維比電阻儀生產(chǎn)中為了使倍率電阻達(dá)到指定電阻值通常采用幾個電阻通過串并聯(lián)方式實現(xiàn), 電阻值的穩(wěn)定性差,本實施例中，微控器9保存倍率開關(guān)3用于擴(kuò)展纖維電阻測量范圍的所有倍率電阻R6～R16的精確值，提高了測量值的精度和準(zhǔn)確度，也便利于儀器的生產(chǎn)。

本實施例中，裝置能夠自動檢測放電開關(guān)2是否置放電檔位，在放電開關(guān)2已置放電檔位時，才能對測試盒1內(nèi)的纖維試樣進(jìn)行壓縮或釋放操作，以防纖維試樣進(jìn)行壓縮或釋放操作過程中產(chǎn)生靜電，對裝置產(chǎn)生不良影響。

以上實施例是對本發(fā)明的具體實施方式的說明，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。