小电阻精确测量系统设计
恒流源测电阻设计电路

恒流源测电阻设计电路1. 引言电阻是电路中常见的元件,常常需要对其进行精确的测量。
恒流源测电阻设计电路是一种常用的方法,本文将详细介绍恒流源测电阻设计电路的原理、设计步骤和注意事项。
2. 原理恒流源测电阻设计电路的原理是利用恒流源产生一个已知的恒定电流,然后通过测量电压来计算电阻值。
基本原理如下: 1. 设计一个恒流源电路,通过电压稳定器和电阻器构成一个稳定的电流输出。
2. 将待测电阻与恒流源连接,测量电阻两端的电压。
3. 利用欧姆定律,通过已知的电流和测得的电压计算电阻值。
3. 设计步骤设计恒流源测电阻的电路需要以下步骤: 1. 确定所需的恒定电流值。
根据待测电阻的特性和测量要求,确定设计的恒流源电路需要输出的电流值。
2. 选择电压稳定器。
根据所需的电流值和电源条件,选择适合的电压稳定器。
常见的选择包括稳压二极管和线性稳压器。
3. 计算所需的稳压器和电阻器参数。
根据恒流源的要求,计算所需的稳压器额定电流和电阻器的阻值。
4. 进行电路连线。
根据设计的电路图,连接恒流源电路和待测电阻。
5. 测量电阻两端的电压。
使用合适的数字电压表,测量待测电阻两端的电压值。
6. 计算电阻值。
根据测得的电压和已知的恒定电流值,利用欧姆定律计算电阻值。
4. 注意事项在设计恒流源测电阻的电路时,需要注意以下事项: 1. 稳压器的额定电流要足够大,以保证稳定的电流输出。
2. 选择合适的电源电压和稳压器类型,以满足待测电阻和测量要求。
3. 电流计量的准确性对电阻测量的精度有重要影响,选择适合的数字电流表或电流传感器。
4. 电阻的温度系数可能会对测量结果产生影响,需要根据具体情况进行补偿或校正。
总结恒流源测电阻设计电路是一种常用的电阻测量方法。
通过设计恒流源电路、选择合适的电源和稳压器,可以实现对电阻的精确测量。
在实际设计中,需要注意稳压器的额定电流、选择合适的电流计量工具以及电阻的温度系数的影响。
通过合理的设计和仔细的测量,可以得到准确的电阻值,为电路设计和故障排查提供参考依据。
一种mω级电阻阻值的高精度测量电路的制作方法

一种mω级电阻阻值的高精度测量电路的制作方法要制作一种高精度测量mΩ 级电阻阻值的电路,需要考虑以下几个关键步骤和因素:1.材料准备: a. 选择高精度的电阻元件:选用具有稳定性和精确度较高的电阻元件,例如金属膜电阻、精密电阻或精确度较高的电阻箱。
b. 考虑温度系数:确保电阻元件的温度系数匹配应用要求,以防止温度对电阻值的影响。
2.电路设计: a. 电桥电路:使用电桥电路来测量电阻值。
常见的电桥配置有维尔斯顿电桥、韦恩电桥等,可以提供精确的电阻测量结果。
考虑使用数字电桥电路以提高测量的精确度。
b. 选择合适的放大器:使用高精度放大器来放大电桥的输出信号,确保信号质量和稳定性。
c. 抗噪声设计:对电路进行合适的抗干扰、抗噪声设计,以保证测量结果的准确性。
3.供电和参考: a. 稳定供电:提供稳定的电源供电,避免供电波动对测量结果的影响。
b. 参考电阻:使用已知精度较高的参考电阻进行电桥校准,以提高测量结果的准确性和可追溯性。
4.温度补偿: a. 温度传感器:在电路中加入温度传感器,实时测量环境温度。
可以将温度补偿算法应用于测量结果中,以消除温度变化对电阻值的影响。
5.精度校准和校准标准: a. 校准程序:为了确保准确性,进行精度校准程序。
选择合适的校准标准和参考电阻,定期校准电路。
6.环境控制: a. 电磁干扰:在电路设计中考虑屏蔽和抗电磁干扰的措施,以避免外部电磁干扰对测量结果的影响。
b.温度和湿度控制:维持稳定的温度和湿度环境,以减小环境因素对电阻测量的影响。
以上是制作高精度mΩ 级电阻阻值测量电路的一般步骤和考虑因素。
具体的电路设计和实施需要根据实际需求和可用的材料进行调整和优化,以确保所需的精度和测量准确性。
同时,严格按照安全操作规范来设计和实施电路,确保安全和可靠性。
小电阻精确测量系统完美版论文

II
目录
目录
摘 要..............................................................................................................................I Abstract......................................................................................................................II 目 录..........................................................................................................................III 引 言..............................................................................................................................1
由于小电阻数值较小,一般的指针万用表无法测量出来;通常实验室里会 用电桥进行测量,但电桥操作手续较烦,又不能直接读出被测电阻阻值。鉴于 此,我们采用了 MSP430F149 单片机作为控制核心,利用单片机的优势设计了 该测量系统。该测量系统可直接从 LED 数码管上读出所测得的电阻值,测量范 围从几 mΩ到 1Ω之间,同时可以把测试的数据进行储存,然后经串行口送入上 位机,通过上位机的强大功能,可以对所测得的数据进行分析、处理。该测试 仪的测量精度高达±0.05%,并采用四端测量法,电阻值不受引线长短及接触电 阻的影响。不仅测量简便,读数直观,且测量精度、分辨率也高于一般电桥。 可用于实验室、研究所,尤其适用于工作现场。 关键词: 四端测量法,小电阻,恒流源,MSP430 系列单片机
精确测量小阻值电阻,零误差不是难题

精确测量⼩阻值电阻,零误差不是难题精确测量⼩阻值电阻,零误差不是难题本⽂是关于利⽤数字万⽤表测量⼩电阻阻值的⽅法。
如何⽤数字万⽤表精确测量阻值很⼩的电阻在电⼦⼯程技术应⽤中是经常遇到的问题,尤其是电阻值较⼩时,馈线电阻产⽣的误差也是⽆法忽视的。
既然误差零容忍,那就从⽅式⽅法下⼿吧。
万⽤表电阻为Rx,电压测量端S1、S2通过短路线接⾄Hi-Lo 端。
数字万⽤表实际测量到的电阻值包括被测电阻Rx及馈线电阻RL1和RL2。
当测量的电阻阻值较⼩时,馈线电阻产⽣的误差就不容忽视。
四线测量四线测量是将恒流源电流流⼊被测电阻R的两根电流线和数字万⽤表电压测量端的两根电压线分离开,使得数字万⽤表测量端的电压不再是恒流源两端的直接电压,如下图所⽰。
图⼀从图中可以看出,四线测量法⽐通常的测量法多了两根馈线,断开了电压测量端与恒流源两端连线。
由于电压测量端与恒流源端断开,恒流源与被测电阻Rx、馈线RL1、RL2构成⼀个回路。
送⾄电压测量端的电压只有Rx两端的电压,馈线RL1、RL2电压没有送⾄电压测量端。
因此,馈线电阻RL1和RL2对测量结果没有影响。
馈线电阻RL3和RL4对测量有影响,但影响很⼩,由于数字万⽤表的输⼊阻抗(MΩ级)远⼤于馈线电阻(Ω级),所以,四线测量法测量⼩电阻的准确度很⾼。
不过,四线测量中的恒流源电流的精确度⾮常关键。
建议采⽤外加的更稳定的恒流源电流;应注意的是,外加的恒流源电流的⼤⼩要与数字万⽤表恒流源电流的⼤⼩相等。
我们采⽤的外加的恒流源电流由⾼精密基准电压源MAX6250、运放及扩流复合管组成,如下图所⽰。
电压源MAX6250的温漂≤2ppm/℃,时漂ΔVout/t=20ppm/1000h。
图⼆I取800µA~1mA,R是极低温漂线绕电阻(若取I=1mA,R=5kΩ),这时I的温漂和时漂相当于MAX6250的⽔平。
馈线电阻补偿馈线电阻补偿法通常采⽤三线制接法,被测电阻与接地的。
小电阻的一种测量方法

收稿日期:19990531小电阻的一种测量方法熊帮新 李 林(物理系)摘要 为克服电桥测量小电阻时存在的测量误差大、电桥的使用电流大等问题,提出了一种利用方波作为测量信号源,通过测量待测电阻上方波电压的方法来间接测量电阻值的方案.方波信号源由运算放大器振荡电路提供.本设计电路可以精确测量0.001Ω~1.999Ω电阻.关键词 小电阻;交流放大器;电桥;方波信号源分类号 O4-34图1 双电桥原理图目前,常用的小电阻测量是采用交流电桥的方式来测量的,如图1所示.R N 是低值标准电阻,R x 是待测低电阻.由R N ,R x ,R 1,R 2组成一个电桥,这是常用的双电桥.测量误差r x ,r N 不能计算在内.r x ,r N 是测量时的接触电阻,而一般接触电阻远远大于被测电阻,因而引进R 1,R 2组成另一个电桥,形成双电桥.当双电桥平衡时,检流计支路元件电流流过,由基尔霍夫定律求得平衡条件为:R x =R 1R 2R N +rR ′2r +R 1+R ′(R 1R -R ′1R ′),若R 1R 2=R ′1R ′,则R x =R 1R 2R N .这样附加接触电阻r 被平衡掉了,不影响R x 的测量结果,测得的微电压经交流放大器A 放大后去带动电流表指示.电流表的摆动大小来确定被测电阻的大小.以上测量方法有一个很大的缺点,就是图1中的E 测量时的工作电压一般是用1.5V ,而工作电流要求比较大,一般的工作电流为2A .如此大的电流流过被测器件时,会引起测量器件发热,使测量值产生误差,特别是有些元件不允许通过大电流时,就无法进行测量.如改用提高放大器的放大倍数来减小电流,且改直流工作电源为交流工作电源,那么当交流电压经过待测元件时,可以使通过测量元件的电流小,从而提高测量的准确性.单纯提高放大倍数而仍用直流电源易造成输入电平失调.如图2所示,I C 1,C 1,R 1,R 2组成方波发生器产生频率为1kMz 左右的方波信号,D 1是一稳压管,将方波信号稳定在6V pop ,R x 是被测电阻,R A 是附加电阻,为放大器提供一个基础信号.当R x =0时,R A 向放大器提供一个信号.若没有R A ,R x =0的I C 2放大器噪声会淹没这种弱小的信号,因为R x 和R A 之和远远小于R 3,所以通过R x 上的电流约为:I x =6/R 3=2mA ,R 3应选3KΩ,所以I C 2的输入电压为第22卷 第5期荆州师范学院学报(自然科学版)Vol 122No 151999年10月Journal of Jingzhou Teachers College (Natural Science )Oct.1999V i 1=0.002×(R x +R A ),其I C 2放大器的放大倍数可定为:A 2=R 5/R 4=10,而I C 3放大器的放大倍数也可定为10倍,A 3=1+R 8/R 7.而I C 4放大器的放大倍数是按R x =1Ω而定标的倍数,A 4=1+R 10/R 9,其总的输出电压为V 0=0.5×V i 1×10×10×(1+R 10/R 9)=0.1×(R x +R A )×(1+R 10/R 9).式中0.5是对50%占空比波形而言的转换比.改变R 2的阻值,使占空比为50%.图2 小电阻测量原理图图2中D 2的作用是将交流信号转换成直流信号为I C 4提供一个直流信号源.I C 4放大器输出信号经R 11和C 4平滑后去驱动一支数字电压表头.使用时,先将R x 短路为零,调节R 12使数字电压表读表为零,R g 是用来定出1Ω/V 标度,调整后用一支1.999V 数字电压表,可以完成0.001~1.999小电阻的测量.参考文献1 宋春荣等编.通用集成电路速查手册.山东科技出版社,19952 张风言编.电子电路基础.北京:高等教育出版社,1995A SURVEYING WAY OF L ITT L E RESISTANCEXiong Bangxin Li Lin(Department of Physics )Abstract In order to solve the problem about big error and big electrobridge electric current when we use electrobridge to survey little resistance ,this article puts forward a plan which uses the square wave signal source and surveys the resistance value indirectly by surveying the square wave voltage on the resistance.The square wave signal source is produced by a oscillator circuit designed by the operational amplifier.This circuit can survey the resistance value from 0.001Ωto 1.999Ωaccurately.K ey w ords little resistance ;Ac amplifier ;electrobridge ;square wave signal source601 荆州师范学院学报(自然科学版)1999年10月。
《电阻的测量》(教学设计)

1.提出问题:如何测量电阻的大小?2.猜想或假设:用电压表和电流表测量分别测量出未知电阻的电压和电流,然后通过公式U=计算出电阻的阻值。
R=U/I表示导体的RI电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过它的电流的比值.该式是用比值来定义导体的电阻的,是电阻的定义式,不是决定式,为我们提供了一种测量电阻的方法,叫伏安法测电阻。
3.设计实验:学生根据探究欧姆定律的实验进行设计,用电压表和电流表测量分别测量出未知电阻的电压和电流,然后通过公式U=计RI算出电阻的阻值。
电路图为:实物图:4.进行实验1.滑动变阻器的作用是什么?①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压;②保护电路。
2.怎样减小实验的误差?多测几组不同的电流和相应电压的数据,就可以得到多个电阻的测量值,从而可以通过取平均值的方法,去掉测量过程中可能出现的偶然误差,提高物理量的测量精确度。
实验要求:1.写出你的实验步骤及实验数据记录表格;2.按电路图连接电路,并进行测量;3.将测量的数据记录在自己设计的记录表中;4.根据测得的数据,利用欧姆定律算出电阻值;5.多测几组数据,看看测得的电阻值是否一样。
讨论实验步骤:1.调节电流表、电压表的指针到零刻度;按电路图连接实物。
调节滑动变阻器到阻值最大端;2.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,分别读出电流表的示数 I、电压表的示数U,并记录在表格中;3.根据公式URI计算出R 的值,并记录在表格中。
4.调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的电流及两端的电压,再测几组数据,并计算R 的值。
教师强调注意事项:1.在连接电路前要调节电流表、电压表到零刻度。
2. 电压表和电流表要注意选择适当的量程3.连接电路时开关要断开,连接完电路要调节滑动变阻器到阻值最大端。
4.连接好电路,在检查电路连接无误后要用开关试触,在确定电路完好后再闭合开关S。
小组把测量数据记录到表格中:实验次数电压/V 电流/A 电阻/Ω电阻的平均值/Ω1235.分析和论证:引导学生分析:同学们认真分析你们测量出的数据。
基于STM32的简易自动电阻测量仪(软件设计)

宜宾职业技术学院毕业设计基于STM32的简易自动电阻测量仪(软件设计)系部电子信息工程系专业名称电子信息工程技术班级电子1091班姓名尹小东学号 2 0 0 9 1 1 1 6 6指导教师王伯黎2011 年 11 月 10 日摘要--------------------------------------------------- 2 1、方案论证与选择 --------------------------------------- 41.1核心控制芯片------------------------------------------------- 4 1.2档位切换模块------------------------------------------------- 4 1.3ADC采样电路------------------------------------------------- 5 1.4显示模块----------------------------------------------------- 5 1.5键盘控制电路------------------------------------------------- 52、系统设计 --------------------------------------------- 62.1系统总体思路------------------------------------------------- 6 2.2系统硬件模块设计--------------------------------------------- 72.2.1电源电路设计--------------------------------------------- 72.2.2恒压源电路设计------------------------------------------- 82.2.3档位切换电路设计----------------------------------------- 82.2.4电压跟随电路设计----------------------------------------- 92.2.5电机驱动电路设计---------------------------------------- 10 2.3软件设计---------------------------------------------------- 113、系统测试 -------------------------------------------- 124、设计总结 -------------------------------------------- 13 参考文献----------------------------------------------- 13 附录--------------------------------------------------- 14附录1主要元件清单 --------------------------------------------- 14 附录2产品实物图片 --------------------------------------------- 14本系统由闭环恒压源电路、闭环测量电路、电机驱动电路三大部分构成。
基于单片机STC89C52的电阻测量系统设计

根据测量 的精度和端 口的要求,系统选用TLC2543作为A/ 图 2 MCU控 制及 显 示 电路
D转换器 。TLC2543是TI公司的12位串行模 数转换器 ,使用开关
电容逐次逼 近技 术完 成A/D转 换过程 ,工作温 度 范围内10la S 3 系统 软件 设计
转 换时间,l1个模拟输入通 道,3路内置 自测试 方式 ,采样率为
用户。可用5V电压编程,没有两种 电源的要求 ,改写时不拔下芯
片,适合许多嵌入式控制领域 。工作电压范围宽 (2.7V~6V),全
静态工作,工作频率宽在OHz ̄24MHz之 间L ̄,8751/87C51等51系
列的6MHz ̄I2MHz更具有灵活性,系统工作频率能快能慢。
1.2 A/D转 换器 的选择
片机 进行数据传送 。 2.3 MCU控 制及 显 示电路设 计
系 统 选 用 STC89C52作 为 mCU处 理 器 ,其 主 要 特 点 :
单片机 系统 电路如图2所 示。该模块 是整 个系统的核心,主
STC89C52与MCS-51系列 的单片机在 指令系 统和引脚上完全 兼 要 由STC89C52单片机、电机驱 动和uLN2o03和l2864液 晶显示器
辨 率达4096。程 序设计 采用模 拟通 道AINO端 ,并用 高测试精度 .以及电路 的稳定性 。图
中OP07的3脚为放大后 的采样 电压输入端 ,输入 的模拟 电压 经
TLC2543进进行A/D后。数字量 以SPI总线 数据传输 的方式与单
图1 系统总体设计框 图 1.1 MCU处 理器 的选择
作复杂。本系统采用通用单片机STC89C52实现 1Q 1OMQ电阻量 IOK ̄IIOM之间的量程 的自动切换 。在 电路 中被测 电阻Rx将和一
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山东理工大学毕业设计(论文)题目:小电阻精确测量系统设计学院:电气与电子工程学院专业:电子信息工程学生姓名:丰坤指导教师:宋德杰毕业设计(论文)时间:二〇一〇年三月一日~六月二十日共十六周摘要在电路测试过程中常常会碰到由于忽略某些小电阻的影响引起实验数据与理论值之间存在较大误差的情况,从而影响测试效果。
例如电感器、变压器中往往存在铜电阻,地铁铁轨的电阻,扬声器连接线的电阻,过电流保护电路中的检测电阻等。
所以测量这些小电阻是电子测量中的一个常见课题。
由于小电阻数值较小,一般的指针万用表无法测量出来;通常实验室里会用电桥进行测量,但电桥操作手续较烦,又不能直接读出被测电阻阻值。
鉴于此,我们采用了MSP430F149单片机作为控制核心,利用单片机的优势设计了该测量系统。
该测量系统可直接从LED数码管上读出所测得的电阻值,测量范围从几mΩ到1Ω之间,同时可以把测试的数据进行储存,然后经串行口送入上位机,通过上位机的强大功能,可以对所测得的数据进行分析、处理。
该测试仪的测量精度高达±0.05%,并采用四端测量法,电阻值不受引线长短及接触电阻的影响。
不仅测量简便,读数直观,且测量精度、分辨率也高于一般电桥。
可用于实验室、研究所,尤其适用于工作现场。
关键词: 四端测量法,小电阻,恒流源,MSP430系列单片机AbstractIn the circuit the testing process often encountered little resistance as the impact of neglect caused by some experimental data with large error between the theoretical value, and thereby affect the te sting results. For example, inductors, transformers, there is often copper resistance, the resistance of the MTR tracks, the speaker cable's resistance, over-current protection circuit in the detection of resistance and so on. Therefore, measuring the small resistance is a common electronic measurem ent topic. As the low resistance value smaller pointer multimeter to measure the general out; usuall y will power the laboratory to measure the bridge, but bridge over trouble operating procedures, ca n not directly read the measured resistances. In view of this, we use a MSP430F149 microcontroller as the control, using of the advantages of single chip design of the measurement system. The m easuring system can control directly from the LED digital read out the measured resistance value, measuring range from a few mΩ between1Ω, while the test data can be stored, and then into the PC via serial port, through the PC's power, c an be measured by the analysis of the data, processing. The tester's measurement accuracy up to± 0.05%, and the use of four-terminal measurement, the resistance from lead length and contact r esistance. Measured not only simple, intuitive readings, and measurement accuracy, resolution is a lso higher than the bridge. It can be used in laboratories, research institutes, especially suitable for the work site.Keywords: Four-terminal measurement,Little resistance; MSP430 MCU,Constant current source引言1.1 前述小电阻在各种电器设备中随处可见,像电力电缆、通讯电缆、断路器、继电器、电机和变压器等设备的接触电阻,通常为毫欧姆数量级。
这些电阻阻值较小,本身就不易测量,另外,温度的变化也会影响电阻的阻值,当测量时间过长、电源供电太久都有可能造成所测的电阻值随着温度的增加而偏高,这些情况在实际应用中都有可能造成很大的偏差,从而影响实验结果。
所以微小电阻的测量是电子测量中的一个常见课题,有时具有十分重要的意义。
在本设计中采用四端测量法有效地减少了测试线引线电阻和接触电阻的影响,同时采用高精度、低噪声的测量放大器和自带12位模数转换器的单片机系统,有效地减少了测量误差,提高了测量精度。
1.2小电阻测量技术的发展近年来国内外多依靠使用超高精度、超高速的精密恒流源和精密放大器来提高改善测量系统的功能。
小电阻测量技术的发展状况如下:日本学者Isao Minowa提出用超导量子器件测量微小电阻,H. Aichi提出利用电解槽法测量微小电阻,波兰学者Jerzy Kaczmarek提出用三次谐波法测量微小电阻。
这些方法一般是在实验室条件下进行研究所采用的方法。
在实际工程应用中,比较传统的方法是采用直流双臂电桥法来测量回路的电阻。
但是,当采用双臂电桥进行导电回路的电阻的测量时,由于双臂电桥回路通过的是只有几个安培的微弱电流,对设备要求很高。
而在大电流或正常电流通过时,会使过渡发热而产生温升。
对此,GB763-90, DL405-91等标准规定:测试采用直流电压降法时,通入的电流应尽量大些。
小电阻智能化测试仪近些年发展比较快。
国内己有许多家公司开发出各类产品。
例如一些公司生产的微欧仪,要求具有较大的电流恒流源。
采用高频开关电源和大电流变压器实现大电流的恒流效果。
但这些测试仪测试电流较大,测试时间长,因此对被测电阻有温升的影响,降低测量的精度。
而且这些测量仪器一般体积和重量都较大,现场携带不方便,其成本也相对较高。
河北工业大学的李奎等人提出了脉冲电流(矩形脉冲,宽度为300us,幅值可达100A)测量微小电阻的原理,采用了较大脉冲电流测量微小电阻,提高了测量精度。
河北工大电器研究所的刘帼巾等人也提出了采用脉冲大电流测量微小电阻,使用的也是方波脉冲,并且同时提出该方法只是针对测体为无感性和无容性的纯电阻元件。
通过对回路微小电阻理论和测试方法的分析和研究,总结出微小电阻测试仪发展的趋势有如下三点:(1)微型化,即体积和重量都很小,以便于携带。
(2)精确化、稳定化,由于接触电阻很小,因此测量的精度和稳定度显得尤为重要。
(3)智能化,测量范围可选择、电流和测试电阻可用LED显示、可与计算机接口。
第一章方案的分析与论证通常我们所涉及的微小电阻主要为接线电阻和接触电阻。
所谓接触电阻是指两个接触元件在接触部位产生的电阻。
影响接触电阻的主要因素有两个方面:膜电阻和收缩电阻,而膜电阻和收缩电阻又分别受材料内部温度、材料的电阻率、材料的弹塑形性能、表面化学性能及接触压力等诸多因素的影响。
我们可用细纱布仔细打磨材料到出现光泽且随后立即测量,所以对于影响膜电阻的诸多因素我们不予考虑,也就是认为在打磨后,表面膜将彻底被破坏,从而使膜电阻的影响为零。
但不管接触表面如何光滑,从微观上看总是凹凸不平的。
因此,当两个元件接触时,实际的接触面积要比理论接触面积小,当有电流由一个元件流向另一个元件时,在接触点或接触面处,电流都将受到约束,产生障碍。
我们发现,接触电阻的影响是客观存在的,特别是在精密测量中影响很大。
通过理论分析与实验验证知道接触压力是影响接触电阻的最重要因素,所以我们完全可以采取一定的措施减小它的影响。
在传统的电阻测量方法中,双臂电桥法是比较经典的一种。
直流双臂电桥又称凯尔文电桥,主要用于测量低值电阻。
由于电源回路使用的一些电阻和待测电阻的阻值比较小,电路容易发热,会使电路中电阻值增大,造成测量值变化不定。
因此,在实际测量低阻时,需要尽量缩短实验操作的时间。
双臂电桥法测电阻的特点是能消除接线电阻及接触电阻所造成的误差,大大减小接触电阻的影响,提高了测量的精度。
但由于测量回路通过的是只有几个安培的微弱电流,难以消除电阻较大的氧化膜,测出的电阻值偏大。
由于本系统要实现对毫欧级的小电阻的测量,同时精度要达到0.05%,能够消除引线对测量数值的影响,所以在设计本系统时必须要有以下四个关键技术:精密恒流源、高性能测量放大器、高精度 A/ D 转换器和四端测量法。
A/D转换器的位数决定了电压的分辨率。
MSP430F149单片机自带ADC12器件,该器件可将模拟信号转化为12位的数字信号,精度可达到万分之一,采样速度完全能够满足采样转换的要求,同时省去元件的数目并降低系统成本,简单好用,这也是选择该款单片机的原因之一。
该ADC12提供四种转换模式:单通道单次转换,序列通道单次转换,单通道多次转换,序列通道多次转换。
考虑到系统只有一路采集,故本系统采用单通道单次转换,即程序每次对An通道进行单次转换,A/D转换结束后产生中断处理,将数据保存后开始新一轮转换。
要消除引线对测量数值的影响,可采用四端测量法。
所谓的四端测量法是将恒流源电流流入被测电阻Rx的两根电流线和电压测量端的两根电压线分离开,使得电压测量端的电压不再是恒流源两端的直接电压如图1-1,a、b之间为被测电阻的实际值,c1、c2为电流端,p1、p2为电压端,采用了这种四端接线法可以有效的消除接触电阻与连线电阻的影响,由于电压测量端与恒流源端断开,恒流源与被测电阻Rx、馈线c1、c2 构成一个回路。