專利名稱：基于電壓—頻率變換法的接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接 觸電阻測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
接觸電阻測(cè)量屬于微電阻測(cè)量。該類測(cè)量系統(tǒng)的基本原理為伏安法，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(lì)被測(cè)接觸對(duì)，通過放大并測(cè)量接觸對(duì)電壓來計(jì)算被測(cè)阻值。為了達(dá)到較高的分辨率，就必須提高電壓放放大器的放大倍數(shù)，或者提高激勵(lì)電流，由此帶來了噪聲增大、穩(wěn)定性差和能耗增大等問題。交流法中，采用交流電流激勵(lì)被測(cè)接觸對(duì)，并用無源器件一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低頻變壓器體積和重量較大，而高頻下導(dǎo)體又會(huì)受到趨膚效應(yīng)的影響，使實(shí)測(cè)阻值變大(與測(cè)試頻率有關(guān))。脈沖法中，用一定峰值的電流脈沖激勵(lì)接觸對(duì)，可大大減小能耗，不足之處是這種方法對(duì)脈沖峰值十分敏感，而峰值(尤其是窄峰)較難測(cè)準(zhǔn)，因此準(zhǔn)確性難以提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決接觸電阻測(cè)量方法的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差、準(zhǔn)確性低的問題，從而提供一種積分式接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法?；陔妷阂活l率變換法的接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)，它包括可控恒流源、標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻、可變?cè)鲆骐妷悍糯笃?、電壓一頻率轉(zhuǎn)換器、電壓跟隨器、AD轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)；可控電流源的電源輸出端與待測(cè)部件的一端連接；所述待測(cè)部件的另一端與標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻的一端連接；所述標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻的另一端連接電源地；可變?cè)鲆骐妷悍糯笃鞑杉郎y(cè)部件端的端電壓；所述可變?cè)鲆骐妷悍糯笃鞯碾妷盒盘?hào)輸出端與電壓一頻率轉(zhuǎn)換器的電壓信號(hào)輸入端連接；所述電壓一頻率轉(zhuǎn)換器的頻率信號(hào)輸出端與單片機(jī)的計(jì)數(shù)器接口端連接；電壓跟隨器采集標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻與電源地之間的電壓；所述電壓跟隨器的電壓信號(hào)輸出端與AD轉(zhuǎn)換器的電壓信號(hào)輸入端連接；AD轉(zhuǎn)換器的AD轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出端與單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端連接；單片機(jī)的電流控制信號(hào)輸出端與可控恒流源的電流控制信號(hào)輸入端連接；所述單片機(jī)的增益控制信號(hào)輸出端與可變?cè)鲆骐妷悍糯笃鞯脑鲆婵刂菩盘?hào)輸入端連接?；谏鲜鲅b置的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測(cè)量方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、通過單片機(jī)控制可控電流源輸出恒定電流給待測(cè)部件，采用可變?cè)鲆骐妷悍糯笃鞑杉郎y(cè)部件兩端的電壓U，并將采集的電壓進(jìn)行放大；采用電壓跟隨器采集標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻和電源地之間的電壓，然后輸入至AD轉(zhuǎn)換器，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量ix;
步驟二、采用電壓一頻率轉(zhuǎn)換器對(duì)步驟一中放大后電壓轉(zhuǎn)換為與待測(cè)部件兩端的電壓U成正比的頻率信號(hào)，并采用單片機(jī)對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，獲得待測(cè)部件兩端的端電壓U的數(shù)字量Ux,其表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)，其特征是它包括可控恒流源(I)、標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)、可變?cè)鲆骐妷悍糯笃?4)、電壓一頻率轉(zhuǎn)換器(5)、電壓跟隨器(6)、AD轉(zhuǎn)換器(7)和單片機(jī)(8);可控電流源(I)的電源輸出端與待測(cè)部件(2)的一端連接；所述待測(cè)部件(2)的另一端與標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)的一端連接；所述標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)的另一端連接電源地；可變?cè)鲆骐妷悍糯笃?4)采集待測(cè)部件(2)兩端的端電壓；所述可變?cè)鲆骐妷悍糯笃?(4)的電壓信號(hào)輸出端與電壓一頻率轉(zhuǎn)換器(5)的電壓信號(hào)輸入端連接；所述電壓一頻率轉(zhuǎn)換器(5)的頻率信號(hào)輸出端與單片機(jī)(8)的計(jì)數(shù)器接口端連接；電壓跟隨器(6 )采集標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3 )與電源地之間的電壓；所述電壓跟隨器(6 )的電壓信號(hào)輸出端與AD轉(zhuǎn)換器(7)的電壓信號(hào)輸入端連接；AD轉(zhuǎn)換器(7)的AD轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出端與單片機(jī)(8)的AD轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端連接；單片機(jī)(8)的電流控制信號(hào)輸出端與可控恒流源(I)的電流控制信號(hào)輸入端連接；所述單片機(jī)(8)的增益控制信號(hào)輸出端與可變?cè)鲆骐妷悍糯笃?4)的增益控制信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于它還包括液晶顯示模塊(9)，所述液晶顯示模塊(9)的顯示信號(hào)輸入端與單片機(jī)(8)的顯示信號(hào)輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于它還包括鍵盤(10)，所述鍵盤(10)的鍵盤信號(hào)輸出端與單片機(jī)(9)的鍵盤信號(hào)輸入端連接。
4.基于權(quán)利要求I的基于電壓-頻率變換法的接觸電阻測(cè)量方法，其特征是它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、通過單片機(jī)(8)控制可控電流源(I)輸出恒定電流給待測(cè)部件(2)，采用可變?cè)鲆骐妷悍糯笃?4)采集待測(cè)部件(2)兩端的電壓U，并將采集的電壓進(jìn)行放大；采用電壓跟隨器(7)采集標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻(3)和電源地之間的電壓，然后輸入至AD轉(zhuǎn)換器(7)，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器(7)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量ix ；步驟二、采用電壓-頻率轉(zhuǎn)換器(5)對(duì)步驟一中放大后電壓轉(zhuǎn)換為與待測(cè)部件(2)兩端的電壓U成正比的頻率信號(hào)，并采用單片機(jī)(8)對(duì)該頻率信號(hào)進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，獲得待測(cè)部件 (2)兩端的端電壓U的數(shù)字量Ux，其表達(dá)式為 式中ux為計(jì)數(shù)值；T為計(jì)數(shù)時(shí)間間隔；Α為可變?cè)鲆骐妷悍糯笃鞯脑鲆姹稊?shù)；k為壓/ 頻變換斜率；b為壓/頻變換截距；采用單片機(jī)(8)讀入步驟一獲得的數(shù)字量ix，并根據(jù)公式 計(jì)算激勵(lì)電流的數(shù)字量Ix;式中=Rref為標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻阻值A(chǔ)ef為AD轉(zhuǎn)換器參考電壓；bits為AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)； 步驟三、將步驟二獲得的待測(cè)部件(2)兩端的電壓U的數(shù)字量Ux和激勵(lì)電流的數(shù)字量 Ix，通過公式Rx=ux/ix 獲得待測(cè)部件(2)的電阻值；從而實(shí)現(xiàn)接觸電阻的測(cè)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測(cè)量方法，其特征在于采用液晶顯示模塊(9)對(duì)獲得的待測(cè)部件(2)的阻值進(jìn)行顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測(cè)量方法，其特征在于采用鍵盤(10)對(duì)通過待測(cè)部件(2)的激勵(lì)電流I進(jìn)行設(shè)定。
全文摘要
基于電壓—頻率變換法的接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)試方法，涉及一種接觸電阻測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)試方法。它是為了解決接觸電阻測(cè)量方法的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差、準(zhǔn)確性低的問題。本發(fā)明采用可變?cè)鲆骐妷悍糯笃鞑杉郎y(cè)部件兩端的電壓U，并放大；采用電壓跟隨器采集待測(cè)部件和標(biāo)準(zhǔn)檢流電阻之間的電壓，進(jìn)行隔離后輸入至AD轉(zhuǎn)換器，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量ix；采用電壓—頻率轉(zhuǎn)換器將放大后電壓轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，并進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，獲得待測(cè)部件兩端的電壓U的數(shù)字量Ux；根據(jù)數(shù)字量ix計(jì)算激勵(lì)電流的數(shù)字量Ix；進(jìn)而獲得待測(cè)部件的電阻值；從而實(shí)現(xiàn)基于電壓—頻率變換法的接觸電阻測(cè)量。本發(fā)明適用于接觸電阻的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R27/14GK102707153SQ201210218318
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者任萬濱, 支宏旭, 曹晟, 武劍, 王鵬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)