一种高精度电阻测量系统的研究及LabVIEW的实现(1)

第25卷第3期
吉林工程技术师范学院学报 V o l 125N o 13
2009年3月
Journa l of J ilin T eache rs Instit ute o f Eng i nee ri ng and T echno l ogy
M ar 12009
收稿日期:2007-09-20
作者简介:张丹彤(1965- ),男,吉林松原人,吉林工程技术师范学院信息工程学院副教授,主要从事计算机软件开发、信号处理教学研究。

一种高精度电阻测量系统的研究及LabV I E W 的实现
张丹彤1
,范 悦
2
(1.吉林工程技术师范学院信息工程学院,吉林长春130052;
2.中国兵器工业集团第五五研究所数字化制造系统研究室,吉林长春130012)
[摘 要]根据平衡桥理论研究得到一种高精度自动桥电阻测量系统,其测量阻值范围在0.01~
1000000欧姆,精度可达0.0005℅以上。

利用L abV IE W 实现了对各种不同阻值电阻的测量,达到了理想的效果。

[关键词]准平衡桥;自动桥测量系统;Lab V IE W
[中图分类号]TM 394 [文献标识码]A [文章编号]1009-9042(2009)03-0070-02
Study of a ResistanceM eas ure m ent Syste m w ith H igh Accuracy
and the I mple m entation of Lab V I E W
ZHANG Dan-tong 1
,FAN Yue
2
(rmation Eng i neering Co llege ,J i L in T eacher s Institute of Engineer in g and T echno logy,
Changchun J ilin 130052,Ch i na ;2.D i g italM anufact ur i ng sy ste m R esearch ,T heN o .55R esearc h
Instit u te of W eaponary In dustry of China ,Changchun J ilin 130012,China )
Abstract :A resistance m easure m ent syste m w ith h i g h accuracy is obta i n ed through t h e research on balanced bri d ge theory ,and the m easure m ent resistance ranges fr o m 0.01to 1000000ohm s w ith accuracy better t h an 5pp m.The m easure m ent of resi s tance w it h different va l u es is i m ple m ented w ith Lab V I E W,and the i d ea l e ffect is ach ieved .Key w ords :quasi ba lanced bri d ge ;m easure m ent syste m;Lab V I E W
N ational Instrum ents(简称N I)致力于开发基于
计算机的测试、测量和自动化控制的软、硬件产品。

早在八十年代初,N I 就提出了/软件就是仪器0的口号,将日益普及的计算机技术与仪器仪表技术完美地结合起来(在业内称为V irtual Instrum ents )))虚拟仪器),使用户在操作计算机时,如同在操作自已定义的仪器,方便灵活,不仅精减了单个传统仪器的成本,更是提高了用户的工作效率,从而为现代仪器测控技术掀开了崭新的一页。

今天,N I 已是国际上I E EE488(GPI B )、VX I 仪器控制产品、DAQ (数据采集)产品、PX I-新型模块化工业用计算机的领先供应商;图形化的编程软件LabV I E W 、基于文本的测量软件Lab W i n do w s/CV I 已成为编制虚拟仪器系统的标准开发环境。

虚拟仪器(V irtua l I nstr um en t)的出现是电子测量领域的一场革命。

它提出了一种与传统电子测量仪器完全不同的概念,它通过选取基本的测试硬件模块,利用软件构造出不针对具体测试对象的仪器,人们通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关、按键,去选择仪器功能,设置各种参数,启动或停止仪器的工作。

电阻在电路中多用来进行限流、分压、分流以及阻抗匹配等,是电路中应用最多的元件之一。

它的质量和性能的好坏直接影响电路的性能。

因此,无论是在设计、生产、使用、调试或维护等工作中都必须掌握它的测量方法。

传统的电阻测量方法有伏安法、万用表和电桥法等,但测量精度在0.0005℅以下,测量范围在几欧姆到几兆欧姆。

为提高电阻的
第25卷 第3期张丹彤等:一种高精度电阻测量系统的研究及LabV I E W 的实现
测量精度和范围,根据平衡桥理论,我们研究了一种
自动桥测量电阻的方法,并在LabV I E W 环境下,实现对电阻的高精度测量。

1 准平衡桥测量电阻方法的研究
准平衡桥测量电阻原理如图1所示。

由图1可得:
R x =V ab #R 1-(R 1+R 2)V cd
V ab #R 2-(R 1+R 2)V cd
#R N (1)
当电桥处于准平衡状态时,使c 、d 两点串联起来,V cd =0,方程(1)可化为:
R x =R 1R 2#R -[1-(R 1+R 2)2
R 1R 2#1V ab #$V cd ]
(2)
设K =-(R 1+R 2)2
R 1R 2#1V ab
则
R x =R 1
R 2
#R N (1+k $V cd )
(3)
方程(3)就是根据准平衡桥理论推导出的测量
电阻的公式。

图1 准平衡电桥法测量电阻
2 自动桥测量电阻系统及实现
自动桥测量电阻系统原理方框图如图2
所示。

图2 自动桥测量电阻的系统原理
由于电阻和电压成线性关系,所以,我们首先用
数字毫微(10-9
)电压表(DnVM )测量高精度电压,然后,再进行电阻的自动测量。

在这个系统中,由DnVM 准确测量准平衡电压v V cd ,通过一个GPI B 接口,将被测的电压值送到计算机,通过方程(3)就可以计算被测的电阻值。

利用LabV I E W 测量电阻的界面,如图3
所示。

图3 Lab V IE W 测电阻的界面
3 结论
通过大量的实验研究,采用自动桥测量电阻系统在一定程度上弥补了传统测量法的一些缺陷(如测量范围小、精度低等)。

尤其是在LabV I E W 环境下,利用虚拟仪器实现了测量仪器的智能化、多样化和模块化。

参考资料:
[1]张永瑞,刘振志,杨林耀,等.电子测量技术基础[M ].西安:西安电子科技大学出版社,2003.[2]陆绮荣.电子测量技术[M ].北京:电子工业出版社,
2003.[3]L i u Baoq.i D eve l op m ent onM etro logy o fR esistance and V ol-t
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[责任编辑 欧喜军]
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