[发明专利]基于电压—频率变换法的接触电阻测量系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接触电阻测量系统及测试方法。

背景技术

接触电阻测量属于微电阻测量。该类测量系统的基本原理为伏安法，又可细分为直流法、交流法和脉冲法等。

直流法中，用已知的恒定电流激励被测接触对，通过放大并测量接触对电压来计算被测阻值。为了达到较高的分辨率，就必须提高电压放放大器的放大倍数，或者提高激励电流，由此带来了噪声增大、稳定性差和能耗增大等问题。

交流法中，采用交流电流激励被测接触对，并用无源器件—变压器作为电压放大元件，大大减小了放大噪声。但又引入了新的问题：低频变压器体积和重量较大，而高频下导体又会受到趋肤效应的影响，使实测阻值变大（与测试频率有关）。

脉冲法中，用一定峰值的电流脉冲激励接触对，可大大减小能耗，不足之处是这种方法对脉冲峰值十分敏感，而峰值（尤其是窄峰）较难测准，因此准确性难以提高。

发明内容

本发明是为了解决接触电阻测量方法的数据稳定性差、准确性低的问题，从而提供一种积分式接触电阻测量系统及测量方法。

基于电压—频率变换法的接触电阻测量系统，它包括可控恒流源、标准检流电阻、可变增益电压放大器、电压—频率转换器、电压跟随器、AD转换器和单片机；

可控电流源的电源输出端与待测部件的一端连接；所述待测部件的另一端与标准检流电阻的一端连接；所述标准检流电阻的另一端连接电源地；

可变增益电压放大器采集待测部件端的端电压；所述可变增益电压放大器的电压信号输出端与电压—频率转换器的电压信号输入端连接；所述电压—频率转换器的频率信号输出端与单片机的计数器接口端连接；

电压跟随器采集标准检流电阻与电源地之间的电压；所述电压跟随器的电压信号输出端与AD转换器的电压信号输入端连接；AD转换器的AD转换信号输出端与单片机的AD转换信号输入端连接；

单片机的电流控制信号输出端与可控恒流源的电流控制信号输入端连接；所述单片机的增益控制信号输出端与可变增益电压放大器的增益控制信号输入端连接。

基于上述装置的基于电压—频率变换法的接触电阻测量方法，它由以下步骤实现：

步骤一、通过单片机控制可控电流源输出恒定电流给待测部件，采用可变增益电压放大器采集待测部件两端的电压U，并将采集的电压进行放大；

采用电压跟随器采集标准检流电阻和电源地之间的电压，然后输入至AD转换器，经AD转换器转换为数字量i_x；

步骤二、采用电压—频率转换器对步骤一中放大后电压转换为与待测部件两端的电压U成正比的频率信号，并采用单片机对该频率信号进行定时计数，获得待测部件两端的端电压U的数字量U_x，其表达式为：

Ux=ux/T-bkA]]>

式中：u_x为计数值；T为计数时间间隔；A为可变增益电压放大器的增益倍数；k为压/频变换斜率；b为压/频变换截距；

采用单片机读入步骤一获得的数字量i_x，并根据公式：

Ix=ix2bits·Vref/Rref]]>

计算激励电流的数字量I_x；

式中：R_ref为标准检流电阻阻值；V_ref为AD转换器参考电压；bits为AD转换器的位数；