[发明专利]基于LabVIEW开发平台的微欧级电阻测量系统

说明书

技术领域

本发明属于电子测量技术领域，涉及微欧级电阻测量系统和方法。

背景技术

在工程技术、科学研究和生产实践的各种活动中，微欧级电阻(断路器的动、静触头间的接触电阻、导线电阻等)的测量，对于节能减排，提高电力系统的安全稳定运行和经济效益等方面具有非常重要的意义，符合未来智能电网的要求。传统的微欧电阻检测理论和方法主要有：直流恒流法、直流双臂电桥法、大电流脉冲电流法等。基于这些方法已经制成了各种传统的微电阻检测仪器，但是这些方法存在以下缺点：直流法测量精度低，电桥法操作繁琐、不能直接读数，对于许多被测微电阻是不允许加很大的测量电流，大电流会损坏被测器件或引起爆炸等。

近些年，随着计算机技术、电子技术、通信技术、计算机信息处理技术的迅猛发展，传统的仪器正向软件化、数字化和虚拟化方向发展。虚拟仪器(Virtual—instruments，VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)最先提出的，与传统仪器一样，它可以分为数据采集、数据分析处理、显示结果三大功能模块。虚拟仪器的最大特点是将计算机资源与仪器硬件相结合，在系统内共享软硬件资源。基于虚拟仪器在数据采集、分析、存储方面的优点，本发明运用LabVIEW编程，采用交流恒流源和软件互相关检测法测量微电阻，设计了一套微欧级电阻测量系统，抑制噪声和恢复提取有用信号能力强，进一步提高微电阻的测量精度，具有测量操作简便，读数直观，自动分析筛选和判断、存储回放功能。可广泛用于工厂、研究所、实验室等场合。

发明内容

本发明针对电子测量领域中如何对微小电阻(断路器的动、静触头间的接触电阻、导线电阻率等)进行精确测量这一技术问题，以及现有技术的不足，提出一种基于LabVIEW平台的微欧级电阻测量系统，系统由硬件和软件两部分组成。硬件由交流恒流源、参考信号源、低噪声前置放大器、数据采集卡、直流电源、计算机等组成；LabVIEW分析软件由人机界面程序、采集控制与测量模块和软件滤波模块、互相关模块、数据后处理程序组成。系统采用虚拟仪器互相关检测技术，实现了对微欧级电阻的有效测量，构成一个编程灵活方便、简洁高效、抑制噪声和恢复提取有用信号能力强、测量准确度及分辨率高、性能稳定的个性化的自动测量系统，具有实时显示、自动分析筛选和判断、存储回放功能。

本发明技术方案如下：

基于LabVIEW开发平台的微欧级电阻测量系统，包括电阻信号检测硬件系统和LabVIEW互相关分析处理软件系统两部分。电阻信号检测硬件系统由交流恒流源、参考信号源、待测电阻、低噪声前置放大器、数据采集卡、直流电源和计算机组成。LabVIEW信号互相关分析处理软件系统由数据采集模块、LabVIEW数字滤波模块、LabVIEW互相关模块和数据后处理模块组成，均基于LabVIEW开发平台及其附属软件包研发而成。

交流恒流源产生的输出电流通过待测电阻，在待测电阻两端产生微弱电压信号，该微弱电压信号通过低噪声前置放大器放大后再通过数据采集卡的第一模拟输入通道采集至计算机；参考信号源产生的参考电压信号一方面输入到交流恒流源，以控制交流恒流源的电流输出频率，使得参考电压信号频率与交流恒流源的电流输出频率相同；参考信号源产生的参考电压信号；另一方面通过数据采集卡的第二模拟输入通道采集至计算机；直流电源向低噪声前置放大器提供工作电压。

低噪声前置放大器的输出信号和参考信号源产生的参考电压信号经数据采集卡采集至计算机后，由LabVIEW互相关分析处理软件系统完成待测微电阻的阻值测量。其中，数据采集模块实现数据采集过程中的控制功能；LabVIEW数字滤波模块对低噪声前置放大器的输出信号和参考信号源产生的参考电压信号进行带通滤波；LabVIEW互相关模块对带通滤波后的低噪声前置放大器的输出信号和参考信号源产生的参考电压信号进行互相关检测和修正，得到待测电阻的测量结果；数据后处理模块对待测电阻的测量结果进行后处理，实现显示、存储和回放功能。

上述基于LabVIEW开发平台的微欧级电阻测量系统中：

所述交流恒流源主要技术指标：1）输出量程：1mA～1000mA；2）频率范围：100Hz～10KHz可调；3）恒流源精度：±1％；4）档位：1mA、5mA、10mA、50mA、100mA、500mA、1000mA七档可调。