專利名稱：基于電壓—頻率變換法的接觸電阻測量系統及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種接 觸電阻測量系統及測試方法。
背景技術：
接觸電阻測量屬于微電阻測量。該類測量系統的基本原理為伏安法，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接觸對，通過放大并測量接觸對電壓來計算被測阻值。為了達到較高的分辨率，就必須提高電壓放放大器的放大倍數，或者提高激勵電流，由此帶來了噪聲增大、穩定性差和能耗增大等問題。交流法中，采用交流電流激勵被測接觸對，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，而高頻下導體又會受到趨膚效應的影響，使實測阻值變大(與測試頻率有關)。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，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。
發明內容
本發明是為了解決接觸電阻測量方法的數據穩定性差、準確性低的問題，從而提供一種積分式接觸電阻測量系統及測量方法。基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測量系統，它包括可控恒流源、標準檢流電阻、可變增益電壓放大器、電壓一頻率轉換器、電壓跟隨器、AD轉換器和單片機；可控電流源的電源輸出端與待測部件的一端連接；所述待測部件的另一端與標準檢流電阻的一端連接；所述標準檢流電阻的另一端連接電源地；可變增益電壓放大器采集待測部件端的端電壓；所述可變增益電壓放大器的電壓信號輸出端與電壓一頻率轉換器的電壓信號輸入端連接；所述電壓一頻率轉換器的頻率信號輸出端與單片機的計數器接口端連接；電壓跟隨器采集標準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輸出端與AD轉換器的電壓信號輸入端連接；AD轉換器的AD轉換信號輸出端與單片機的AD轉換信號輸入端連接；單片機的電流控制信號輸出端與可控恒流源的電流控制信號輸入端連接；所述單片機的增益控制信號輸出端與可變增益電壓放大器的增益控制信號輸入端連接。基于上述裝置的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測量方法，它由以下步驟實現步驟一、通過單片機控制可控電流源輸出恒定電流給待測部件，采用可變增益電壓放大器采集待測部件兩端的電壓U，并將采集的電壓進行放大；采用電壓跟隨器采集標準檢流電阻和電源地之間的電壓，然后輸入至AD轉換器，經AD轉換器轉換為數字量ix;
步驟二、采用電壓一頻率轉換器對步驟一中放大后電壓轉換為與待測部件兩端的電壓U成正比的頻率信號，并采用單片機對該頻率信號進行定時計數，獲得待測部件兩端的端電壓U的數字量Ux,其表達式為
權利要求
1.基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測量系統，其特征是它包括可控恒流源(I)、標準檢流電阻(3)、可變增益電壓放大器(4)、電壓一頻率轉換器(5)、電壓跟隨器(6)、AD轉換器(7)和單片機(8);可控電流源(I)的電源輸出端與待測部件(2)的一端連接；所述待測部件(2)的另一端與標準檢流電阻(3)的一端連接；所述標準檢流電阻(3)的另一端連接電源地；可變增益電壓放大器(4)采集待測部件(2)兩端的端電壓；所述可變增益電壓放大器 (4)的電壓信號輸出端與電壓一頻率轉換器(5)的電壓信號輸入端連接；所述電壓一頻率轉換器(5)的頻率信號輸出端與單片機(8)的計數器接口端連接；電壓跟隨器(6 )采集標準檢流電阻(3 )與電源地之間的電壓；所述電壓跟隨器(6 )的電壓信號輸出端與AD轉換器(7)的電壓信號輸入端連接；AD轉換器(7)的AD轉換信號輸出端與單片機(8)的AD轉換信號輸入端連接；單片機(8)的電流控制信號輸出端與可控恒流源(I)的電流控制信號輸入端連接；所述單片機(8)的增益控制信號輸出端與可變增益電壓放大器(4)的增益控制信號輸入端連接。
2.根據權利要求I所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測量系統，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)的顯示信號輸入端與單片機(8)的顯示信號輸出端連接。
3.根據權利要求I所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測量系統，其特征在于它還包括鍵盤(10)，所述鍵盤(10)的鍵盤信號輸出端與單片機(9)的鍵盤信號輸入端連接。
4.基于權利要求I的基于電壓-頻率變換法的接觸電阻測量方法，其特征是它由以下步驟實現步驟一、通過單片機(8)控制可控電流源(I)輸出恒定電流給待測部件(2)，采用可變增益電壓放大器(4)采集待測部件(2)兩端的電壓U，并將采集的電壓進行放大；采用電壓跟隨器(7)采集標準檢流電阻(3)和電源地之間的電壓，然后輸入至AD轉換器(7)，經AD轉換器(7)轉換為數字量ix ；步驟二、采用電壓-頻率轉換器(5)對步驟一中放大后電壓轉換為與待測部件(2)兩端的電壓U成正比的頻率信號，并采用單片機(8)對該頻率信號進行定時計數，獲得待測部件 (2)兩端的端電壓U的數字量Ux，其表達式為 式中ux為計數值；T為計數時間間隔；Α為可變增益電壓放大器的增益倍數；k為壓/ 頻變換斜率；b為壓/頻變換截距；采用單片機(8)讀入步驟一獲得的數字量ix，并根據公式 計算激勵電流的數字量Ix;式中=Rref為標準檢流電阻阻值Aef為AD轉換器參考電壓；bits為AD轉換器的位數； 步驟三、將步驟二獲得的待測部件(2)兩端的電壓U的數字量Ux和激勵電流的數字量 Ix，通過公式Rx=ux/ix 獲得待測部件(2)的電阻值；從而實現接觸電阻的測量。
5.根據權利要求4所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測量方法，其特征在于采用液晶顯示模塊(9)對獲得的待測部件(2)的阻值進行顯示。
6.根據權利要求4所述的基于電壓一頻率變換法的接觸電阻測量方法，其特征在于采用鍵盤(10)對通過待測部件(2)的激勵電流I進行設定。
全文摘要
基于電壓—頻率變換法的接觸電阻測量系統及測試方法，涉及一種接觸電阻測量系統及測試方法。它是為了解決接觸電阻測量方法的數據穩定性差、準確性低的問題。本發明采用可變增益電壓放大器采集待測部件兩端的電壓U，并放大；采用電壓跟隨器采集待測部件和標準檢流電阻之間的電壓，進行隔離后輸入至AD轉換器，經AD轉換器轉換為數字量ix；采用電壓—頻率轉換器將放大后電壓轉換為頻率信號，并進行定時計數，獲得待測部件兩端的電壓U的數字量Ux；根據數字量ix計算激勵電流的數字量Ix；進而獲得待測部件的電阻值；從而實現基于電壓—頻率變換法的接觸電阻測量。本發明適用于接觸電阻的測量。
文檔編號G01R27/14GK102707153SQ201210218318
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者任萬濱, 支宏旭, 曹晟, 武劍, 王鵬 申請人:哈爾濱工業大學