本發明屬于測量技術領域，特別涉及一種電阻測量儀及電阻測量方法。

背景技術：

目前，利用小電流雙向測試法原理測量火工品電阻使用的電阻測量儀包括雙向恒流源、電壓采集及放大器、ad轉換器。測量時，首先利用雙向恒流源產生正向(反向)電流，并將正向(反向)電流通過被測電阻。然后利用電壓采集及放大器和ad轉換器測量被測電阻上的正向(反向)電壓，并將測得的正向(反向)電壓和已知的正向(反向)電流值相除，得到被測電阻的正向電阻值和反向電阻值。最后，取正向電阻值和反向電阻值的平均值即可得到被測電阻值。

現有技術中的電阻測量儀具有以下缺點：

第一，雙向恒流源產生的正向電流值和反向電流值必須嚴格相等，否則電阻測量精度低。

第二，采用電子開關切換雙向恒流源的電流方向，由于電子開關泄漏電流大且隨溫度變化大，給測試結果帶來較大的不確定性，測量結果精度低。

第三，雙向恒流源和ad轉換器所使用的基準源很容易受到溫度的影響，從而對測試結果造成影響；另外，電壓采集及放大器的漂移也會對測試結果造成影響。當此電阻測量儀應用于寬溫領域時，溫度對測試結果的影響就會很大，由于溫度漂移受多個因素影響，具有很大的不確定性，無法采用計算機進行溫度補償，測量結果精度低。

技術實現要素：

本發明的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供一種電阻測量儀及電阻測量方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種電阻測量儀，包括雙向恒流源、電壓采集及放大器、ad轉換器，其結構特點是雙向恒流源、標準電阻和被測電阻連成串聯回路，所述電壓采集及放大器的輸出端通過ad轉換器和控制器電連接，所述控制器和顯示終端電連接，還包括用于控制電壓采集及放大器接在標準電阻兩端或被測電阻兩端的切換開關模塊，控制器與切換開關的控制端電連接。

借由上述結構，ad轉換器轉換的是在正向電流iz和反向電流if作用下的被測電阻和標準電阻上的電壓值。因為標準電阻的阻值是已知的，由于串聯電路中，電阻上的電壓值與其電阻值成正比例關系，所以，計算機將采集到的電壓值應用比例計算法處理就可以得到被測電阻值。

作為一種優選方式，所述切換開關模塊包括第一雙刀雙擲繼電器，控制器通過第一雙刀雙擲繼電器的線圈接地，第一雙刀雙擲繼電器的雙閉觸點分別接在被測電阻的兩端，第一雙刀雙擲繼電器的雙開觸點分別接在標準電阻的兩端，第一雙刀雙擲繼電器的雙閉觸點和雙開觸點作為第一雙刀雙擲繼電器的輸入端，第一雙刀雙擲繼電器的輸出端與電壓采集及放大器電連接。

作為另一種優選方式，所述切換開關模塊包括第一雙刀雙擲繼電器，控制器通過第一雙刀雙擲繼電器的線圈接地，第一雙刀雙擲繼電器的雙閉觸點分別接在標準電阻的兩端，第一雙刀雙擲繼電器的雙開觸點分別接在被測電阻的兩端，第一雙刀雙擲繼電器的雙閉觸點和雙開觸點作為第一雙刀雙擲繼電器的輸入端，第一雙刀雙擲繼電器的輸出端與電壓采集及放大器電連接。

作為一種優選方式，還包括第二雙刀雙擲繼電器，控制器通過第二雙刀雙擲繼電器的線圈接地；所述雙向恒流源包括第一電阻、第二電阻、第三電阻和運算放大器，第一電阻的第一端與電源電連接，第一電阻的第二端與運算放大器的反相輸入端電連接，第二電阻與第三電阻串接于電源與地之間，運算放大器的同相輸入端接入第二電阻與第三電阻之間；第二雙刀雙擲繼電器的雙閉觸點分別與第一電阻的第二端、運算放大器的輸出端電連接，第二雙刀雙擲繼電器的雙開觸點分別與運算放大器的輸出端、第一電阻的第二端電連接，第二雙刀雙擲繼電器的雙閉觸點和雙開觸點作為第二雙刀雙擲繼電器的輸入端，第二雙刀雙擲繼電器的輸出端與被測電阻、標準電阻連成回路。

基于同一個發明構思，本發明還提供了一種電阻測量方法，包括以下步驟：

a.將被測電阻和標準電阻串接在雙向恒流源兩端；

b.控制雙向恒流源輸出正向恒流電流，分別測得被測電阻兩端的電壓值u1和標準電阻兩端的電壓值u2；

c.控制雙向恒流源輸出反向恒流電流，分別測得被測電阻兩端的電壓值u3和標準電阻兩端的電壓值u4；

d.求得被測電阻的阻值為其中rs為標準電阻的阻值。

與現有技術相比，本發明電路結構簡單，且具有以下優點：

第一，雙向恒流源產生的正、反向恒流電流值不必嚴格相等，只要在正向和反向測量過程中短時間保持恒定，即，正(反)向電流iz(if)作用于被測電阻rx和標準電阻rs上，ad轉換器分別采集被測電阻rx和標準電阻rs的電壓時，只要在兩個采集時間段內恒流電流保持穩定即可。因為，串聯電路中，各串聯電阻上的電壓值與它們的電阻值成正比，這是在電流相同的情況下得出的結論。由于被測電阻與標準電阻上電壓的ad轉換不是同時進行，所以，就要求在兩個ad轉換期間保持電流恒定。由于ad轉換間隔很短，在短時間內實現電流高精度恒定是很容易實現的。由于采用了被測電阻與標準電阻上的電壓比對法進行電阻測量，所以，ad轉換前的電壓放大以及ad轉換都不要求高精度、高線性，而只要求輸出與輸入是一一對應的，即單調對應就可以，降低了對硬件精度的要求。

第二，在恒流源和電壓信號切換中使用了兩個機械繼電器開關，可以避免電子開關的泄露電流對測量精度的影響。

第三，由于定向干擾電勢不會隨測試電流方向的改變而改變，所以采用雙向測量方法時，定向干擾在正向和反向測試中對測試結果的影響是：幅值相等、極性相反。將正、反測試結果求平均值就能夠排除定向干擾電勢對測試結果的影響，同時還可以排除基準源和雙向恒流源的溫度漂移對測試精度造成的影響。因此本發明測量結果的溫度漂移只與標準電阻的溫度漂移有關，只要選擇低溫度漂移標準電阻，就可以提高儀器在寬溫情況下的測量精度。

附圖說明

圖1為本發明電阻測量儀的結構示意圖。

圖2為雙向恒流源的電路圖。

其中，1為雙向恒流源，2為第一雙刀雙擲繼電器，3為ad轉換器，4為電源，5為控制器，6為電壓采集及放大器，7為顯示終端，8為第二雙刀雙擲繼電器，rx為被測電阻，rs為標準電阻，r1為第一電阻，r2為第二電阻，r3為第三電阻，a為運算放大器，iz為正向恒流電流，if為反向恒流電流。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，電阻測量儀包括雙向恒流源1、電壓采集及放大器6、ad轉換器3，其結構特點是雙向恒流源1、標準電阻rs和被測電阻rx連成串聯回路，所述電壓采集及放大器6的輸出端通過ad轉換器3和控制器5電連接，所述控制器5和顯示終端7電連接，還包括用于控制電壓采集及放大器6接在標準電阻rs兩端或被測電阻rx兩端的切換開關模塊，控制器5與切換開關的控制端電連接。

所述切換開關模塊包括第一雙刀雙擲繼電器2，控制器5通過第一雙刀雙擲繼電器2的線圈接地。第一雙刀雙擲繼電器2的雙閉觸點分別接在被測電阻rx的兩端，第一雙刀雙擲繼電器2的雙開觸點分別接在標準電阻rs的兩端(也可以交換連接，即，第一雙刀雙擲繼電器2的雙閉觸點分別接在標準電阻rs的兩端，第一雙刀雙擲繼電器2的雙開觸點分別接在被測電阻rx的兩端)。第一雙刀雙擲繼電器2的雙閉觸點和雙開觸點作為第一雙刀雙擲繼電器2的輸入端，第一雙刀雙擲繼電器2的輸出端與電壓采集及放大器6電連接。

電阻測量儀還包括第二雙刀雙擲繼電器8，控制器5通過第二雙刀雙擲繼電器8的線圈接地；所述雙向恒流源1包括第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3和運算放大器a，第一電阻r1的第一端與電源4電連接，第一電阻r1的第二端與運算放大器a的反相輸入端電連接，第二電阻r2與第三電阻r3串接于電源4與地之間，運算放大器a的同相輸入端接入第二電阻r2與第三電阻r3之間；第二雙刀雙擲繼電器8的雙閉觸點分別與第一電阻r1的第二端、運算放大器a的輸出端電連接，第二雙刀雙擲繼電器8的雙開觸點分別與運算放大器a的輸出端、第一電阻r1的第二端電連接，第二雙刀雙擲繼電器8的雙閉觸點和雙開觸點作為第二雙刀雙擲繼電器8的輸入端，第二雙刀雙擲繼電器8的輸出端與被測電阻rx、標準電阻rs連成回路。

第一雙刀雙擲繼電器2可在控制器5控制下切換電壓采集及放大電路采集被測電阻rx或標準電阻rs上的電壓值。

第二雙刀雙擲繼電器8可在控制器5控制下切換雙向恒流源1輸出正向恒定電流iz或反向恒定電流if。

ad轉換器3可將測得的模擬電壓信號轉化為數字電壓信號。

電源4用于為整個電阻測量儀提供不同的供電電壓。

控制器5用于控制整個測量儀的工作，同時對ad轉換得到的電壓值進行處理。

本發明電阻測量方法，包括以下步驟：

a.將被測電阻rx和標準電阻rs串接在雙向恒流源1兩端；

b.控制雙向恒流源1輸出正向恒流電流iz，分別測得被測電阻rx兩端的電壓值u1和標準電阻rs兩端的電壓值u2；

c.控制雙向恒流源1輸出反向恒流電流if，分別測得被測電阻rx兩端的電壓值u3和標準電阻rs兩端的電壓值u4；

d.求得被測電阻rx的阻值為其中rs為標準電阻rs的阻值。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是局限性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。