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高精度直流微电阻测试仪的研究与开发

作　者: 潘忠荣
导　师: 颜文俊；赵再军
学　校: 浙江大学
专　业: 电气工程
关键词: 微电阻测试仪直流高精度四线法误差分析
分类号: TM934.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在科学研究、加工和制造等领域有许多微弱信号(如电压、电流、电阻等)需要精确测量,其中微电阻测量是微弱直流信号检测领域中比较困难的部分之一如金属的接触电阻、金属焊接后电阻率的变化,其电阻值非常小。因此,微电阻测量有着非常重要的现实意义,很有必要在直流微电阻的测试问题上加以研究并取得相关成果。本文从测量理论、硬件、软件和调试四部分来论述高精度直流微电阻测试仪的开发和设计过程。首先介绍了噪声来源、误差消除方法、电路测量方法比较选择、电流源选择等测量基础理论,并从理论上引出了本高精度直流微电阻测试仪的软硬件设计的技术路线。然后依次介绍了硬件整体设计、误差分析及围绕各个环节的误差源提出解决方案来展开恒流源设计、数据采集设计、放大设计、数据转换设计、主控部件设计、电源设计、数据显示设计和通讯设计；并且给出了软件解决方案,即主控程序、数据采集子程序、数据处理算法、数据转换子程序、显示子程序和软件可靠性设计等部分的设计；紧接着是测试仪的调试的结果及其分析,最后给出了本测试仪的整体总结及展望。

全文目录

致谢  7-8
摘要  8-9
Abstract  9-10
1 绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景、意义和现状  10-11
    1.1.1 课题研究的背景和意义  10
    1.1.2 国内外研究的现状  10-11
  1.2 课题的问题、基本思路和研究方法  11-13
    1.2.1 课题研究的问题  11-12
    1.2.2 课题研究的基本思路  12
    1.2.3 课题研究的方法和基本内容  12
    1.2.4 课题研究的目标及预期的效果  12-13
  1.3 本章小结  13-15
2 微电阻测试的理论研究  15-28
  2.1 电阻测量基本原理  15
  2.2 直流微电阻测量的误差分析  15-20
    2.2.1 微弱直流信号检测的噪声理论  15-18
    2.2.2 直流微电阻测量的误差来源  18-20
      2.2.2.1 热电势  18-19
      2.2.2.2 化学电动势  19-20
  2.3 直流微电阻测量的误差处理方法  20-26
    2.3.1 消除误差的物理手段  20
    2.3.2 电路接线方法设计  20-24
    2.3.3 电流反向两次测量法  24-26
  2.4 电流源选择  26-27
    2.4.1 脉冲大电流作为电流源  26-27
    2.4.2 恒流源电路方案  27
  2.5 本章小结  27-28
3 高精度直流微电阻测试仪的硬件系统设计  28-47
  3.1 高精度微电阻测试仪的整体设计  28-30
  3.2 恒流源、数据采集放大部分设计  30-36
  3.3 数据转换部分设计  36-38
  3.4 主控部件设计  38-40
    3.4.1 主控部件整体设计  38-39
    3.4.2 并口芯片的使用  39
    3.4.3 EEPROM存储器的使用  39-40
  3.5 电源设计  40-41
  3.6 数据显示部分设计  41-42
  3.7 通讯部分设计  42-43
    3.7.1 RS-232接口设计  42-43
  3.8 硬件的可靠性设计  43-46
    3.8.1 设计可靠性  44-45
    3.8.2 硬件系统的布板可靠性  45-46
  3.9 本章小结  46-47
4 高精度微电阻测试仪的软件系统设计  47-57
  4.1 系统软件的功能和组成  47
  4.2 系统软件的结构  47
  4.3 主控程序  47-48
  4.4 数据采集子程序  48-49
  4.5 A/D数据转换子程序  49-51
  4.6 数据处理算法  51-52
  4.7 LED显示子程序  52-53
  4.8 CPU内部定时器/计数器设计  53-54
  4.9 软件方面的可靠性设计  54-56
  4.10 本章小结  56-57
5 系统调试及结果分析  57-62
  5.1 测试工具  57
  5.2 测试的条件  57
  5.3 硬件的调试  57-62
6 结论与展望  62-64
  6.1 微电阻测试的总结  62
  6.2 提高精度措施总结  62-63
  6.3 展望  63-64
参考文献  64-68
作者简历  68

高精度直流微电阻测试仪的研究与开发

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