CN102998644A - 一种直流电阻测试仪校准*** - Google Patents

一种直流电阻测试仪校准*** Download PDF

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Abstract

本发明公开提供了一种直流电阻测试仪校准***，该***采用电气虚拟复现标准实物电阻方式，根据第一校准支路得到直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗，并根据第二校准支路得到直流电阻测试仪的输出电流，从而虚拟复现出标准实物电阻。该***利用电气虚拟复现标准实物电阻的方式对直流电阻测试仪进行校准，解决了现有技术中由于直流电阻测试仪的校准采用多点校准的方式，同时不同的直流电阻测试仪电流输出档位、电阻测量范围差别较大，标准实物电阻阻值单一，因而标准实物电阻阻值不能完全覆盖直流电阻测试仪电阻测量范围的问题。

Description

一种直流电阻测试仪校准***
技术领域
本发明涉及电器仪表校验技术，更具体的说是涉及一种直流电阻测试仪校准***。
背景技术
直流电阻测试仪是具有微欧、毫欧或更高量程的电阻测量仪器，其量程范围一般在0Ω~100kΩ，其主要用途是测试线圈的电阻、导线电阻、接触电阻、焊接电阻和铆接电阻，在工程测试中有广泛的应用。
直流电阻测试仪测量电阻采用四端测量的电流电压法。直流电阻测试仪中内置直流电流源，当直流电流源输出的直流电流I流经被测电阻时，被测电阻两端将产生电压降U，直流电阻测试仪通过检测该电压降U以及电流源输出电流I，并利用欧姆定律R=U/I，计算得到被测电阻的电阻值。
在应用直流电阻测试仪测量电阻值之前必须对其进行校准，一般可以根据上面描述的直流电阻测试仪测量电阻的原理，用已知电阻值的标准实物电阻作为被测电阻，将仪器测得的电阻值与该标准实物电阻的电阻值作比较，以便确定该直流电阻测试仪的测量值是否准确，实现校准目的。然而，由于不同的直流电阻测试仪电流输出档位、电阻测量范围差别较大，校准时需要对该直流电阻测试仪不同电流档位的电阻测量性能进行考核，针对每个电流档位又要进行多点校准。在标准实物电阻配备上，就需要预先制作出多个额定电流，多个不同电阻值的标准实物电阻。例如，被校直流电阻测试仪1mA电流档电阻测量范围为200Ω～20kΩ，1A电流档电阻测量范围为100mΩ～20Ω，10A电流档电阻测量范围为1mΩ～2Ω，为实现对其不同电流档位多个测量点的校准，标准实物电阻配备的规格差别很大，数量繁多，投资巨大，且采用这种方式很难达到对不同电阻测试仪测量量程的完全覆盖，从而增大了校准工作的复杂度和难度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种直流电阻测试仪校准***，以降低直流电阻测试仪的校准难度和复杂度，提高校准的便捷性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种直流电阻测试仪校准***，包括：待校准直流电阻测试仪、第一校准支路和第二校准支路；
其中，所述第一校准支路的两个引出端分别与所述直流电阻测试仪的两个电压反馈端相连；
所述第二校准支路的两个引出端分别与所述直流电阻测试仪的两个电流输出端相连；
所述第一校准支路包括：测量流经所述第一校准支路的第一电流值的第一电流测量模块和与所述第一电流测量模块串联的电压源输出模块，其中所述电压源输出模块能够提供不同电压值的输出电压；
所述第二校准支路包括：测量流经所述第二校准支路的第二电流值的第二电流测量模块，其中，流经所述第二校准支路的第二电流即为所述直流电阻测试仪的输出电流。
优选的，所述第一电流测量模块包括：阻值为第一电阻值的第一电阻以及与所述第一电阻并联的第一电压表。
优选的，所述第二电流测量模块包括：阻值为第二电阻值的第二电阻以及与所述第二电阻并联的第二电压表。
优选的，所述***还包括：第一校准模块；
所述第一校准模块与所述电压源输出模块、所述第一电流测量模块以及所述第二电流测量模块相连；
所述第一校准模块采集流经所述第一校准支路的第一电流值、流经所述第二校准支路的第二电流值以及控制所述电压源输出模块当前输出的电压值；参照欧姆定律，并根据所述第一电流值和所述电压源输出模块当前输出的电压值计算出所述直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗值；
所述第一校准模块根据当前待虚拟复现的标准实物电阻的电阻值，并结合所述输入阻抗值和第二电流值，根据待虚拟复现的标准实物电阻与输入阻抗的并联关系，利用欧姆定律，计算出所述电压源输出模块待输出的电压值，并控制所述电压源输出模块输出所述待输出的电压值。
优选的，所述***还包括：第二校准模块；
所述第二校准模块与所述电压源输出模块、所述第一电流测量模块以及所述第二校电流测量模块相连；
所述第二校准模块采集流经所述第一校准支路的第一电流值、流经所述第二校准支路的第二电流值以及控制所述电压源输出模块当前输出的电压值；参照欧姆定律，并根据所述第一电流值和所述电压源输出模块当前输出的电压值计算出所述直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗值；结合所述电压源输出模块输出的电压值、所述输入阻抗值和所述第二电流值，根据待虚拟复现的标准实物电阻与输入阻抗的并联关系，利用欧姆定律，计算出虚拟复现的标准实物电阻的电阻值。
优选的，所述校准模块包括：参数采集模块以及与所述参数采集模块相连的计算模块；
所述参数采集模块采集所述电压源输出模块的输出电压值、所述第一电流测量模块输出的第一电流值以及所述第二电流测量模块输出的第二电流值，并将采集到的所述参数发送至所述计算模块；
所述计算模块于接收所述参数采集模块发送的参数并根据所述参数进行计算。
优选的，所述校准模块与打印设备相连；
所述打印设备接收所述校准模块输出的计算结果，并打印输出所述计算结果。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种直流电阻测试仪校准***，该***采用电气虚拟复现标准实物电阻方式，根据第一校准支路得到直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗，并根据第二校准支路得到直流电阻测试仪的输出电流，从而虚拟复现出标准实物电阻。该***利用电气虚拟复现标准实物电阻的方式对直流电阻测试仪进行校准，解决了现有技术中由于直流电阻测试仪的校准采用多点校准的方式，同时不同的直流电阻测试仪电流输出档位、电阻测量范围差别较大，标准实物电阻阻值单一，因而标准实物电阻阻值不能完全覆盖直流电阻测试仪电阻测量范围的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***一个实施例的结构示意图；
图2示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***的校准模块的连接示意图；
图3示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***另一个实施例的结构示意图；
图4示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***的循环工作模式流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***一个实施例的结构示意图，本实施例中，该直流电阻测试仪校准***包括：待校准直流电阻测试仪1、与所述直流电阻测试仪1的两个电压反馈端相连的第一校准支路以及与所述直流电阻测试仪1的两个电流输出端相连第二校准支路。
其中，该第一校准支路包括：测量流经第一校准支路的第一电流值的第一电流测量模块2以及与第一电流测量模块串联的可提供不同电压值的可控电压源输出模块4。
该第二校准支路包括：测量流经该第二校准支路的第二电流值的第二电流测量模块3。其中，流经该第二校准支路的第二电流值与该直流电阻测试仪的输出电流值相同，因此，实际上该第二直流测量模块可以测量的第二电流值就是该直流电阻测试仪的实际输出电流值。
其中，可控电压源输出模块4可以向外输出不同的电压值，根据实际需要可以设定该可控电压源输出模块4输出的电压值。在本实施例中，该可控电压源输出模块向直流电阻测试仪1的电压反馈端提供反馈电压。
利用本实施例的校准***对直流电阻测试仪进行校准时，可以控制该可控电压源向该直流电阻测试仪1的电压反馈端提供一定电压值的反馈电压，当直流电阻测试仪1的电压反馈端加有反馈电压时，假设直流电阻测试仪1电压反馈端的输入阻抗为Rin，通过可控电压源输出模块输出的电压U和第一电流测量模块2测量的第一电流I1，并利用欧姆定律R=U/I，可以计算出直流电阻测试仪1电压反馈端的输入阻抗Rin。
在本实施例中通过在直流电阻测试仪的电压反馈端加有反馈电压，并电流输出端有输出电流时则可虚拟复现出一个标准实物电阻，该标准实物电阻与直流电阻测试仪的输入阻抗为并联的关系，设定待虚拟复现的标准实物电阻的电阻值为RN，根据直流电阻测试仪测量电阻的原理可知，该待虚拟复现的标准实物电阻RN的连接方式相当于与直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗并联，并连接于直流电阻测试仪的电压反馈端和电流输出端，通过第二电流测量模块3测量出第二电流值，即直流电阻测试仪的输出电流I2，考虑到待虚拟复现的标准实物电阻RN与直流电阻测试仪的连接方式，则直流电阻测试仪电压反馈端的理论反馈电压U0=I2×RN×Rin/（RN+Rin）。
在本实施例中如果不考虑第一电流测量2模块上的电压降，直流电阻测试仪电压反馈端的理论反馈电压U0等于可控电压源输出模块4输出的理论电压U3，调节电压源输出模块4输出的当前电压值到理论电压值，从而虚拟复现标准实物电阻，进而对直流低电阻表进行校准。
在上述的实施例中，通过可控电压源输出模块输出的当前电压U和第一电流测量模块2测量的第一电流I1，利用欧姆定律R=U/I计算出直流电阻测试仪1的电压反馈端输入阻抗Rin，再根据第二电流测量模块3测量的直流电阻测试仪1的输出电流I2，设定需要虚拟复现出的标准实物电阻的电阻值为RN，计算出可控电压源输出模块应输出的理论电压值，调节可控电压源输出模块的电压，从而对直流电阻测试仪进行校准，解决了现在技术中由于直流电阻测试仪的校准采用多点校准的方式同时不同的直流电阻测试仪电流档位、电阻测量测量范围差别较大，因而标准实物电阻阻值不能完全覆盖直流电阻测试仪电阻测量范围的问题。
进一步，在本实施例中，该***还可包括：校准模块5。参见图2，示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***的校准模块的连接示意图。
该校准模块包括：采集模块以及计算模块。
采集模块采集第一电流测量模块、第二电流测量模块以及可控电压源输出模块输出的参数并输送至计算模块，计算模块根据该参数进行计算。
该校准模块按校准方式不同还可分为：第一校准模块和第二校准模块。
当校准模块为第一校准模块时，该第一校准模块与第一电流测量模块、第二电流测量模块以及可控电压源输出模块相连，该模块采集第一电流测量模块、第二电流测量模块以及可控电压源输出模块的参数值，并根据待虚拟复现的标准实物电阻的电阻值，计算出直流电阻测试仪电压反馈端的理论反馈电压，进而计算出可控电源模块应输出的理论电压，调节可控电源模块输出的当前电压值到理论电压值，从而用该待虚拟复现的标准实物电阻值与直流低电阻的测量值相比较，实现直流电阻测试仪的校准。
进一步，当校准模块为第二校准模块时，该校准模块采集流经所述第一校准支路的第一电流值、流经所述第二校准支路的第二电流值以及所述电压源输出模块当前输出的电压值。参照欧姆定律，并根据所述第一电流值和所述电压源输出模块当前输出的电压值，计算出所述直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗值，结合该输入阻抗值、第二电流值和可控电压源输出模块输出的当前电压，根据待虚拟复现的标准实物电阻与输入阻抗的并联关系，利用欧姆定律，计算出该虚拟复现的标准实物电阻的电阻值，进而与直流电阻测量仪的测量值相比较，实现直流电阻测试仪的校准。
在本发明中，该第一电流测量模块可以仅包括一个电流表，也可以包括一个电压表和一个电阻值已知的电阻。
相应的，该第二电流测量模块可以仅包括一个电流表，也可以包括一个电压表和一个电阻值已知的电阻。
在实际的应用中，为了更加准确地校准直流电阻测试仪，参见图3，示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***另一个实施例的结构示意图，与图1所示的实施例校准***不同之处在于：
在本实施例中，第一电流测量模块2包括：阻值为第一电阻值的第一电阻21以及与该第一电阻并联的第一电压表22。该第一电阻的第一电阻值为已知的一固定值，在本实施例中该第一电阻设定值为R1。
该第一电压表22的内阻足够大，从而不计流经第一电压表22的电流。该第一电压表22用于测量该第一电阻21两端所加的电压U1，从而根据欧姆定律得到流经第一校准支路的第一电流值I1，进而根据电阻值已知的第一电阻R1、流经第一校准支路的第一电流值I1以及可控电压源输出模块输出的电压U，利用欧姆定律计算出直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗Rin。
进一步在本实施例中，第二电流测量模块3包括：具有第二电阻值的第二电阻31设定值为R2以及与该电阻并联的第二电压表32，该第二电阻的电阻值为一已知的固定值。其中该第一电阻值和第二电阻值仅仅是为了区分第一电阻值和第二电阻的阻值，并未限定两个电阻的阻值是否相同，在实际选择第一电阻和第二电阻时，该第一电阻的阻值和第二电阻的阻值可以相同也可以不同。
在本实施例中该第二电阻设定值为R2，选取该第二电阻时，可以依据根据待校准直流电阻测试仪的额定电流的大小来选取相应额定电流的电阻作为第二电阻。
该第二电压表32的内阻足够大，从而不计流经第二电压表32的电流。该第二电压表32用于测量上述第二电阻31两端所加的电压U2，从而根据欧姆定律得到流经第二校准支路的第二电流值I2，即待校准直流电阻测试仪的输出电流值。
当直流电阻测试仪的电压反馈端加有反馈电压、电流输出端有输出电流时则可虚拟复现出一个标准实物电阻，该虚拟复现的标准实物电阻与直流电阻测试仪的输入阻抗并联，设定待虚拟复现的标准实物电阻为RN，根据直流电阻测试仪测量电阻的原理可知，该待虚拟复现的标准实物电阻RN的连接方式相当于与直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗并联，并连接于直流电阻测试仪的电压反馈端和电流输出端，利用第二电阻31和第二电压表32测量出第二电流值，即直流电阻测试仪的输出电流I2，考虑到待虚拟复现的标准实物电阻RN与直流电阻测试仪的连接方式，则直流电阻测试仪电压反馈端的理论反馈电压U0=I2×RN×Rin/（RN+Rin），由于第一电阻21、直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗Rin以及可控电源输出模块输出的电压U为串联的方式，则可控电源输出模块应输出的理论电压U3=U0×（Rin+R1）/Rin，调节可控电源输出模块当前输出的电压值到理论电压值，则可虚拟复现的标准实物电阻，从而对直流电阻测试仪进行校准。
进一步，在本实施例中，该***也还可包括：校准模块5（图3中未画出）。
该校准模块包括：采集模块以及计算模块。
采集模块采集第一电流测量模块、第二电流测量模块以及可控电压源输出模块输出的参数并输送至计算模块，计算模块根据该参数进行计算。
该校准模块按照校准方式不同可分为：第一校准模块和第二校准模块两种。
当校准模块为第一校准模块时，该第一校准模块与第一电流测量模块、第二电流测量模块以及可控电压源输出模块相连，该模块采集第一电流测量模块、第二电流测量模块以及可控电压源输出模块的参数值，并根据待虚拟复现的标准实物电阻的电阻值计算出直流电阻测试仪电压反馈端的理论反馈电压，进而计算出可控电源模块应输出的理论电压，调节可控电源模块输出的当前电压值到理论电压值，从而用该待虚拟复现的标准实物电阻值与直流低电阻的测量值相比较，实现直流电阻测试仪的校准。
进一步，当校准模块为第二校准模块，该校准模块采集流经所述第一校准支路的第一电流值、流经所述第二校准支路的第二电流值以及所述电压源输出模块当前输出的电压值。参照欧姆定律，并根据所述第一电流值和所述电压源输出模块当前输出的电压值，计算出所述直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗值，结合该输入阻抗值、第二电流值和可控电压源输出模块输出的当前电压，根据待虚拟复现的标准实物电阻与输入阻抗的并联关系，利用欧姆定律，计算出该虚拟复现的标准实物电阻的电阻值，进而与直流电阻测量仪的测量值相比较，实现直流电阻测试仪的校准。
进一步，为了使校准人员更加精确了解校准过程，该第一校准模块和该第二校准模块还可以与打印设备相连，该打印设备接收校准模块输出的计算结果，并打印输出所述校准结果。
本发明任意一个实施例中，该校准模块可以内置于任意的控制设备中，如可以是一个PC机，该校准模块通过USB接口与第一电流测量模块和第二电流测量模块块相连，进行数据的采集和计算。
另外，因为直流电阻测试仪的校准需要动态跟踪其直流输出电流，因而在校准的过程中设置了循环工作模式，参见图4，示出了本发明一种直流电阻测试仪校准***的循环工作模式流程图。
当校准启动后，第一校准支路测量被校直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗，进而第二校准支路测量被校直流电阻测试仪的输出电流，根据所得的参数和待虚拟复现的标准实物电阻的电阻值，计算可控电压源模块应输出的理论电压值，调节可控电压源模快输出的当前电压值到理论电压值，之后判断校准是否结束，若是，则校准结束，否则进入循环工作模式，继续测量被校直流电阻测试仪的输出电流。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种直流电阻测试仪校准***，其特征在于，包括：待校准直流电阻测试仪、第一校准支路和第二校准支路；
其中，所述第一校准支路的两个引出端分别与所述直流电阻测试仪的两个电压反馈端相连；
所述第二校准支路的两个引出端分别与所述直流电阻测试仪的两个电流输出端相连；
所述第一校准支路包括：测量流经所述第一校准支路的第一电流值的第一电流测量模块和与所述第一电流测量模块串联的电压源输出模块，其中所述电压源输出模块能够提供不同电压值的输出电压；
所述第二校准支路包括：测量流经所述第二校准支路的第二电流值的第二电流测量模块，其中，流经所述第二校准支路的第二电流即为所述直流电阻测试仪的输出电流。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一电流测量模块包括：阻值为第一电阻值的第一电阻以及与所述第一电阻并联的第一电压表。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述第二电流测量模块包括：阻值为第二电阻值的第二电阻以及与所述第二电阻并联的第二电压表。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：第一校准模块；
所述第一校准模块与所述电压源输出模块、所述第一电流测量模块以及所述第二电流测量模块相连；
所述第一校准模块采集流经所述第一校准支路的第一电流值、流经所述第二校准支路的第二电流值以及控制所述电压源输出模块当前输出的电压值；参照欧姆定律，并根据所述第一电流值和所述电压源输出模块当前输出的电压值计算出所述直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗值；
所述第一校准模块根据当前待虚拟复现的标准实物电阻的电阻值，并结合所述输入阻抗值和第二电流值，根据待虚拟复现的标准实物电阻与输入阻抗的并联关系，利用欧姆定律，计算出所述电压源输出模块待输出的电压值，并控制所述电压源输出模块输出所述待输出的电压值。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：第二校准模块；
所述第二校准模块与所述电压源输出模块、所述第一电流测量模块以及所述第二校电流测量模块相连；
所述第二校准模块采集流经所述第一校准支路的第一电流值、流经所述第二校准支路的第二电流值以及控制所述电压源输出模块当前输出的电压值；参照欧姆定律，并根据所述第一电流值和所述电压源输出模块当前输出的电压值计算出所述直流电阻测试仪电压反馈端的输入阻抗值；结合所述电压源输出模块输出的电压值、所述输入阻抗值和所述第二电流值，根据待虚拟复现的标准实物电阻与输入阻抗的并联关系，利用欧姆定律，计算出虚拟复现的标准实物电阻的电阻值。
6.根据权利要求4或5所述的***，其特征在于，所述校准模块包括：参数采集模块以及与所述参数采集模块相连的计算模块；
所述参数采集模块采集所述电压源输出模块的输出电压值、所述第一电流测量模块输出的第一电流值以及所述第二电流测量模块输出的第二电流值，并将采集到的所述参数发送至所述计算模块；
所述计算模块于接收所述参数采集模块发送的参数并根据所述参数进行计算。
7.根据权利要求4或5所述的***，其特征在于，所述校准模块与打印设备相连；
所述打印设备接收所述校准模块输出的计算结果，并打印输出所述计算结果。
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