基于恒频交流电流法的微电阻精密测量系统.pdf

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1、2015正仪表技术与20l5第2期InstrumentTechniqueNo．2基于恒频交流电流法的微电阻精密测量系统刘秋军，陈龙娇，赵继敏，李小海(上海交通大学电气工程系，上海200240)摘要：针对微电阻精密测量问题，设计了基于恒频交流电流法的微电阻精密测量系统，基于欧姆定律，根据被测电阻上的电压电流信号和噪声不相关的特性，把有用的信号提取出来，通过融合双相锁相放大原理和自适应滤波原理这两种检测技术，实现小电阻精密测量。详细介绍了系统三大主模块：主芯片数据处理模块、恒频交流电源模块、弱信号调理模块的软硬件设计。经过测试，该系统满足一般工程的实际应用要求，在电气测量的技术应用上有一定

2、的参考价值和推广价值。关键词：微电阻精密测量；噪声；双相锁相放大器；自适应滤波；SH7216芯片中图分类号：TN707文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)02—0064—03LOWResistancePrecisionneasurementSystemBasedonConstantFrequencyACCurrentMethodLIUQiu—jnn，CHENLong-jiao，ZHAOJi—min，LiXiao—hai(DepartmentElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，C

3、hina)Abstract：Thispaperintroducedandimplementedalowresistanceprecisionmeasurementsystembasedontheconstantfre—quencyACcurrentmethodandOhm’SLaw．Accordingtothenon—correlationbetweenthemeasuredsignal(voltageandcurrentthroughthelowresistor)andnoise，theusefulsignalcanbeextracted，andthenweachievedlowre

4、sistanceprecisionnleasurenlent．Thepapergavethedetailsaboutsoftwareandhardwaredesignofthesystem’Sthreemodules：CPUmodule，constantfrequencyACsource,noduleandweaksignalconditioningmodule．Theexperimentalresultverifiesthecorrectnessandreliabilityofthedesignedsystem．Thesystemhasacertainindustrialandpro

5、motionalvalue．Keywords：lowresistanceprecisionmeasurement；noise；two—phaselock—inamplifier；adaptivefilter；SH7216chip0引言如何设计更精密的电阻测量系统展开研究。在电气设备的精密检测时，常常会遇到微电阻的精密测量1系统总体设计问题。所谓微电阻，是指阻值大约只有几十到几百n级别的测量思路是在被测电阻两端加电流测电压，运用欧姆定律小电阻，用普通方法法根本无法测量。如今，比较成熟的n计算得到电阻，由于电阻阻值属于微弱信号，所以整个系统既级小电阻的测量方法常用的有3种～：大脉冲电流测量

6、小电要设计高精度的电压电流采集系统，还要分析测量过程中产生阻、直流恒流源测量小电阻、恒频交流电流测量小电阻。其中，的噪声干扰和误差原因，并予以解决。系统主要包含了变频电恒频交流电流测量法主要是根据信号互相关原理进行测量，测源模块、弱信号调理模块和主芯片模块。系统主要架构图如图量方法框图如图l所示。2丽酥—酉恒频交流源图1恒频交流电流测量法框图将频率为，幅值为l，的恒频交流电流通过被测电阻，得到被测电阻电压u(t)，(t)为噪声电压，与u。(t)叠加，然后引入一个同U(t)频率相同的参考电压“(t)，与叠加了噪声的“(t)相乘后再积分，根据噪声和参考电压互不相关的特性，此时输出的电压值只

7、与被测电阻的电压、参考电压和两同频不同图2系统设计框图相电压的相位差有关，而与噪声无关，从而从噪声中提取了有采用变频电源模块作为恒频电流源向被测电阻提供一个用的弱信号。相比较而言，恒频交流电流测量小电阻法的抗频率恒定的测试电流，同时，该测试电流经过电流互感器进行噪能力最强，对于弱信号的提取能力也最好，所以本文将围绕电流采样，数据送入MCU主芯片的A／D口等待后续计算分析。收稿日期：2014—01—20收修改稿日期：2014—11—19第2期刘秋