手持式高精度多功能高阻计的研制

摘要

近几十年来，我国在新型材料领域得到飞速发展，科学技术水平得到了极大地提高，掌握新型材料的电阻参数对于静电保护具有重要的意义。高阻计是一种用于防静电产品的电阻参数测量以及绝缘材料和电气设备的绝缘电阻测试的专用仪表。虽然市场上现有的高阻计种类较多，但多数仪器功能单一，性能指标差，适用范围窄，不能满足静电防护测试及绝缘电阻测试的要求。因此，本文研究了一台便携式多功能宽量程数字高阻计，主要研究工作如下：
　　1）分析并建立高值电阻的等效模型，对比现有的电阻测量原理及方法的优势和不足。基于测量精度高、测量量程宽、测量系统体积小的思路，本文提出反相电路与积分电路相结合的电阻测量方法并设计相应的电阻测量系统。为了抑制由干扰噪声带来的误差电流和提高测量速度，本文建立误差电流的时变模型并提出交替变换激励电压极性的测量算法。
　　2）兼顾功能和功耗，本文设计了低功耗高性能的硬件系统，分为模拟前端、人机交互、数据存储三大功能模块，同时在高阻计有限的空间内集成数字万用表模块以扩展现场应用。论文先后完成电流转电压电路、精密微电流源电路、A/D转换电路、D/A转换电路、高压产生电路、数字万用表模块、人机交互、数据存储电路以及电源系统等的硬件设计。
　　3）基于μC/OSⅡ实时操作系统编写控制软件，实现被测电阻和检测电流的实时显示、数据存储、离线分析、环境温湿度测量、数字万用表、USB读卡器以及人机交互等功能。数字万用表模块具有测量电压、电流、电阻、通断测试、二极管测试等功能，其测量相对误差小于1.5％。高阻计的量程为105Ω~1013Ω，其中，在105Ω~109Ω范围内其相对误差小于±3%，在1010Ω~1013Ω范围内其相对误差小于±10%。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究课题的难点与重点

1.4 本文的主要工作安排

第二章 测量方法研究与测量系统设计

2.1 高值电阻等效模型

2.2 电阻测量原理及方法研究

2.3 电阻测量系统的设计

2.4 高阻计的主要预设功能

2.5 本章小结

第三章 硬件系统设计

3.1 硬件系统总体设计

3.2 模拟前端

3.3 人机交互

3.4 数据存储设计

3.5 电源

3.6 本章小结

第四章 软件系统设计

4.1 软件系统整体设计

4.2 μC/OSⅡ移植

4.3 应用程序设计

4.4 本章小结

第五章 系统调试与实验数据分析

5.1 系统调试

5.3 实验数据分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果