[發明專利]直流微電阻測量系統

有效

• 申請號: 201210358545.0
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102841260A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 任萬濱;薛升俊;呂辛;陳宇;鄭艷明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及直流微電阻測量系統，屬于測量技術領域。

背景技術

接觸電阻在電氣技術領域中到處都有，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術。

該類測量技術的基本原理為伏安法，所述伏安法又可細分為直流法、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行準確的放大倍率切換，以使放大后的電壓位于后續模數轉換電路的輸入范圍內；同時，當被測電阻很小時，接觸電壓很小，運算放大器失調電壓的溫度漂移（簡稱“溫漂”）所導致的系統零點漂移就會變得不可忽略，造成測量讀數不穩定和誤差大。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，但是在高頻下導體又會受到趨膚效應的影響，使實測阻值遠大于實際電阻值。

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，因此準確性難以提高。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。

發明內容

本發明為了解決現有采用直流、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，本發明提出了一種直流微電阻測量系統。

本發明所述的直流微電阻測量系統包括恒流源、標準檢流電阻、放大器、電壓跟隨器、模數轉換器和控制電路，恒流源用于給串聯連接的待測部件和標準檢流電阻提供激勵電流；標準檢流電阻對地的電壓信號經電壓跟隨器采集后輸出給模數轉換器，經該模數轉換器轉換之后輸出給控制電路；待測部件兩端的電壓經放大器采集并放大之后輸出給模數轉換器，經該模數轉換器轉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，用于根據電壓跟隨器輸出的端電壓U_ref和標準檢流電阻的阻值R_ref計算獲得測量電流值

電壓測量模塊，用于測量被測部件的端電壓

電阻計算模塊，用于根據測量電流值和端電壓計算獲得被測部件的電阻值Rcontact=U^contacti.]]>

上述測試系統中還可以增加模擬開關，控制電路用于控制模擬開關動作，進而實現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(U_contact+U_float)，其中U_contact為被測部件的端電壓，U_float為采集電壓時放大器的溫漂，A為放大器的放大倍數；

誤差測量模塊：用于輸出控制信號給模擬開關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：用于根據初步測量電壓A(U_contact+U_float)和測量電壓修正值AU′_float計算獲得實際測量獲得的被測部件的端電壓為