[发明专利]高值电阻测量方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质

说明书

本发明提出了一种高值电阻测量方法，所述方法包括：建立充电响应方程；采集不同时刻所对应的实际电压；根据所述充电响应方程以及所述不同时刻所对应的实际电压获得响应时间常数；根据所述响应时间常数和所述充电响应方程获得瞬间电压；根据所述充电响应方程、不同时刻所对应实际电压、响应时间常数和瞬间电压获得被测电阻阻值。本发明还提出了一种高值电阻测量装置、电子设备和计算机程序产品。本发明通过准确计算测量响应时间常数，并根据所述响应时间常数完成高阻值测量的过程。使得高值电阻测试效率大大提高，同时提高了检测精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及电阻测量领域，尤其涉及一种高值电阻测量方法、装置、电子设备及非易失性计算机可读存储介质。

背景技术

目前针对10⁵Ω以上高阻测量，基本原理有电桥法和伏安法。如下图1所示为电桥法测高阻。

中国国家计量院从2009年开始研究改良式惠斯通电桥，即双有源臂电桥的方式进行电阻测量，此方法是目前各大计量院的主导高阻测量方法。该方法通过电压比的方式得到电阻比，在采用两台Fluke 5720作为高精度可编程电源的情况下，测量准确度高，但是整套系统价格昂贵且笨重复杂，主要作为校准溯源使用；加拿大的MI公司提出了一种二进制分压器测量高阻的方法，其公司旗下有一款商品高阻计6000B即采用此方法，但是该型号高阻计最适合测量范围在100M以下，量程偏小。美国的Keithley公司占据了高阻测量仪表的龙头地位，出版了低电平测量手册等一系列微弱信号测量相关书籍文章，其经典产品617以及后续的6517核心电路均采用伏安法方案。

伏安法通常需要测量仪给出确定的电压值，测量经过高阻的微电流，然后由公式R＝U/I求出阻值。因此，微电流的测量是高值电阻测量的关键技术，微电流测量的技术水平决定了高阻测量的发展。

目前测量微电流主要有两种方法：电阻式电流-电压转换微电流测量和电容积分式电流-电压转换微电流测量，其中电容积分式精度高，但是存在其每次测量的时间长，一般测量时间在100秒-1000秒，中间需要给电容放电3分钟左右，而且电路设计比较复杂，因此常见的设计中不采用此方法；对于电阻式电流-电压转换微电流测量，如图2所示，其基本原理是被测电流在输入电阻上产生电压，经电压放大器放大后供指示部分测试。

为了消除被测电流源内阻带来的影响，可以采用负反馈电阻式电流-电压转换微电流测量电路，其原理如图3所示。

任何一个处于绝对零度以上的导体内部的载流子会做无规则的热运动，产生电阻的热噪声。电阻的热噪声作为一种白噪声，呈高斯分布，是一种高斯白噪声，其产生的噪声电压：

从公式1.1可以得到，电压噪声伴随着R_f的增大而加剧，但是在实际I-U 转换电路中，真正需要避免噪声干扰的是微弱电流信号，可以测试的最小电流大小取决于电流噪声公式：

从公式1.2可以得到电流噪声伴随着R_f的增大而减小：在实际应用中，我们很难改变绝对温度的值，因此需要降低带宽提高R_f从而降低电流噪声。

另外，由于采用电缆输入微电流等因素，会导致并联电容的产生，使得相位滞后产生电路振荡，因此在实际应用电路中，需要在R_f两端增加并联反馈电容C_f。原理图如图4所示。

其中噪声带宽公式：

根据公式1.3和公式1.4从而推出电流等效噪声带宽为：

把公式1.5代入公式1.2可以推出噪声电流与反馈电容C_f以及反馈电阻 R_f的公式：