一種電阻的測量方法及測量裝置的製作方法
2023-05-08 07:57:46
專利名稱：一種電阻的測量方法及測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量方法及測量裝置，更確切地說是涉及一種電阻的測量方法與測量裝置，特別適於固態或液態導體低電阻的瞬態測量，被測物隨環境如溫度變化時的微量變化阻值的測量，及在瞬間對被測物完成快速電阻測量。
背景技術：
電阻是各種材料的一種物理參數，其定義為恆定電流I通過被測物時在被測物上的電壓降V與該恆定電流I的比值，表示為R＝V/I。
目前常用的測量導體材料電阻的方法，主要可分為三類，一類是直接讀數法，如伏-安法，另二類是源於比較法的電橋法與電位差計法(見北京治金工業出版社出版的《金屬材料物理性能手冊》有關電阻測量方法的章節)。
用伏-安法測量電阻，是讓一個穩恆電流通過被測電阻，測量該電阻上的電壓降，其特點是比較準確，但受被測物的物理性質及測量量程的影響較大。根據上式，當R較小時，得到的V也小，則必須對V進行多級放大才能進行測試顯示及記錄，將導致測試信號失真，必然影響測試準確度；而為了獲得一定量的V，必須加大I，然而加大I時，在一定的測試時間內，I大則會引起被測物的溫升，導致被測物阻值發生變化，也同樣會影響測試準確度。
源於比較法的電橋法與電位差計法，由於都需要引入一個標準電阻或標準電池作為測試參考，其測試精度則直接受標準電阻及標準電池性質的影響。而其中的電橋法是目前使用最廣泛且精度又較高的一種電阻測試方法，又分單臂電橋法和雙臂電橋法，常用的是雙臂電橋法。在實際使用中發現雙臂電橋法有如下缺點對μΩ級電阻的測量精度不夠，通常測量精度最高為1μΩ，而且其誤差與電阻真值比較偏向正值；測量低電阻時，由於需要使用相對大的電源電流，因此直流穩壓電源的體積大、重量重、測試導線粗，給測試及攜帶都帶來不便；在測試過程中，需要比較長的調整時間，不可能快速測出電阻值，因而對測量電阻值的連續變化量造成困難；在測量過程中，由於測試電流大、調整時間長，被測物產生溫升，使測試條件不穩定，造成測試綜合誤差。
在特殊的測試場合，如μΩ級小電阻的準確測量，被測物特別是大阻值電阻在環境溫度等變化時的阻值微小變化量的測量，需要解決測量量程與測量精度之間不協調性的問題，因為測量量程大則測量精度相對低，測量量程小則測量精度相對高，那麼在使用同一測量裝置測量一個大阻值電阻隨環境變化時的微小阻值變化時，將無法協調測量量程與測量精度，較難比較出這種阻值的微小量變化。
生產與科研的實際需要是精確測量阻值較低的導電材料，如10-7-10-9歐姆；瞬間、快速測量材料的電阻和受外界條件影響時連續變化的電阻值；通過測量，可以比較出不同導電材料的電阻微小差異等。
上述傳統的伏-安法、電橋法、電位差計法測試方法均不適於這種特殊場合及特殊要求下的導體的電阻測量。
發明內容
本發明的目的是提供一種小電阻的測量方法、電阻差值的測量方法、電阻的瞬間快速測量方法和測量裝置，可用於固態或液態金屬物小電阻的測量，被測物隨環境如溫度變化時的阻值變化量的測量，和對電阻的瞬態快速測量，即可以解決上述特殊測試場合下的電阻測量問題。
實現本發明目的的技術方案是這樣的一種電阻的測量方法，包括以下步驟
將被測小電阻置於一個四端網絡的第一端與第二端間，在該四端網絡的第三端與第四端間接入一個高輸入阻抗放大器；向該四端網絡的第一端與第二端輸入寬度及幅度均可調的恆流脈衝，在被測小電阻上產生電壓降；根據高輸入阻抗放大器的輸出電壓和輸入四端網絡的恆流，利用歐姆定律計算出在瞬時大電流下的被測小電阻阻值，所述的小電阻可以是μΩ級電阻。
實現本發明目的的技術方案還是這樣的一種電阻差值的測量方法，包括以下步驟A1.將被測電阻置於四端網絡的第一端與第二端間，在該四端網絡的第二端與第四端間置入一個可變電壓給定器，在該四端網絡的第三端與第四端間接入一個高輸入阻抗放大器，使形成一個有源四端網絡，該可變電壓給定器輸出的是與恆流脈衝同步的電壓，該恆流脈衝的寬度與幅度均可調；A2.在第一時間，向該有源四端網絡的第一、二端輸入所述的恆流脈衝，並使恆流脈衝在被測電阻上電壓降的極性與置入的可變電壓給定器的輸出電壓極性相反，輸入高輸入阻抗放大器的是被測電阻上電壓降與可變電壓給定器輸出電壓的差值，調整可變電壓給定器的輸出電壓，使該高輸入阻抗放大器輸出的第一差值電壓逼近零、同時使恆流脈衝逼近最大值，記錄高輸入阻抗放大器輸出的第一差值電壓；B1.在第二時間，向該有源四端網絡的第一、二端輸入與步驟A2中同樣大小的恆流脈衝，和使恆流脈衝在該被測電阻上電壓降的極性與可變電壓給定器的輸出電壓極性相反，將可變電壓給定器的輸出電壓保持為步驟A2中可變電壓給定器的輸出電壓，記錄高輸入阻抗放大器輸出的第二差值電壓；C1.根據第一與第二差值電壓之差和輸入有源四端網絡的恆流，利用歐姆定律計算出被測電阻在瞬時大電流下的微小變化值，和根據差值的正負，確定被測電阻在瞬時大電流下的微小變化趨勢。
實現本發明目的的技術方案還是這樣的一種電阻的快速測量方法，包括一幅度可調、寬度可調的恆流脈衝在被測電阻上產生電壓降；一帶記憶的數字毫伏表檢測該電壓降；一數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路配合該數字毫伏表，在其預定的測量周期內按時間控制程序控制數字毫伏表實現數字毫伏表讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換，包括數字mv表的讀數控制時間，其起點與同步脈衝的起點一致，延時控制時間不能小於數字mv表的測量周期，但不能大於同步信號的寬度，該同步信號同時用於產生所述的恆流脈衝；記錄控制時間，是滿足數字mv表作測量保持的工作時間，其起點在讀數控制時間的讀數完成後立即啟動，信號寬度應能充分滿足觸發電子控制電路的要求，該電子控制電路使數字mv表從讀數狀態轉換到保持記憶狀態；保持控制時間，按數字mv表實際測試的基本需要確定；消除控制時間，在保持控制時間結束後發出，信號寬度應能充分滿足觸發電子控制電路的要求，該電子控制電路使數字mv表從保持記憶狀態轉換回讀數狀態。
實現本發明目的的技術方案還是這樣的一種電阻的測量裝置，根據伏安法測電阻，包括一恆流脈衝源、含有被測電阻的四端網絡、高輸入阻抗放大器、數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路和數字毫伏表；恆流脈衝源利用一同步脈衝信號產生恆流脈衝主電流，並輸入四端網絡，在被測電阻上形成電壓降；高輸入阻抗放大器對該電壓降進行放大後送數字毫伏表；數字毫伏表瞬態實時測量自動記錄顯示電路在所述同步脈衝信號的觸發下控制數字毫伏表在其預定的測量周期內實現數字毫伏表讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換，對該電壓降進行記錄顯示。
所述的四端網絡是還含有有源元件的有源四端網絡；所述恆流脈衝主電流在被測電阻上形成的電壓降，與有源四端網絡中有源元件在同步脈衝信號控制下輸出的與恆流脈衝主電流同步的給定電壓進行相減獲得電壓差，有一電壓表檢測該有源元件輸出的給定電壓；高輸入阻抗放大器對該電壓差進行放大後送數字毫伏表，數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路在所述同步脈衝信號的觸發下控制數字毫伏表在其預定的測量周期內實現數字毫伏表讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換，對該電壓差進行記錄顯示，兩次測量過程中，在保持所述恆流脈衝主電流與所述電壓表檢測的給定電壓不變的情況下，數字毫伏表記錄顯示的電壓差的差值及正負即反映了同一電阻的變化量及變化趨勢。
本發明的電阻測量裝置還可以是包括一恆流脈衝源、含有被測電阻的四端網絡、高輸入阻抗放大器和記憶示波器；恆流脈衝源利用一同步脈衝信號產生恆流脈衝主電流，並輸入四端網絡，在被測電阻上形成電壓降；高輸入阻抗放大器對該電壓降進行放大後送記憶示波器；記憶示波器在1秒以內的測量周期內對該電壓降進行波形記錄顯示。
上述測量裝置中，所述的四端網絡是還含有有源元件的有源四端網絡；所述恆流脈衝主電流在被測電阻上形成的電壓降，與有源四端網絡中有源元件在同步脈衝信號控制下輸出的與恆流脈衝主電流同步的給定電壓進行相減獲得電壓差，有一電壓表檢測該有源元件輸出的給定電壓；高輸入阻抗放大器對該電壓差進行放大後送記憶示波器，記憶示波器對該電壓差進行波形記錄顯示，兩次測量過程中，在保持所述恆流脈衝主電流與所述電壓表檢測的給定電壓不變的情況下，記憶示波器波形記錄顯示的電壓差的差值及正負即反映了同一電阻的變化量及變化趨勢。
本發明應用恆流脈衝實現電阻的伏安法測量，恆流脈衝的幅度可調大以提高I值使電阻上的壓降V增大，但由於脈衝寬度可調以使測量時間極短，則可儘量消除測試過程中被測物的溫升，從而實現被測物μΩ級小電阻的精確測量。本發明進一步採用有源四端網絡和利用示差法，電壓給定器輸出可調幅度電壓與被測電阻上電壓降保持同步並相減，電壓差輸入一高輸入阻抗放大器放大，就可在大量程測量條件下，測量出大阻值電阻上的微量阻值變化，而與測試精度沒有關係。本發明進一步通過選擇數字毫伏表檢測高輸入阻抗放大器的輸出電壓或選擇記憶示波器來解決被測電阻上壓降的瞬態快速數字測量(顯示)，如測量時間在1秒(S)以上時則可選擇數字毫伏表，測量時間在毫秒(ms)級時，則可選擇記憶示波器。
本發明的方法與裝置，通過獲得的被測試物電阻的微小變化量，可應用於因爐料結構變化所引起的電阻變化規律的研究；用於對固態或液態金屬結構研究；用於對熔鹽、熔渣中非線性化學反應的研究；通過測試合金與複合材料的電阻的瞬態變化值，可用於對熔斷元件的設計及檢測；本發明方法與裝置的商用化，可代替目前普遍使用的電橋測試裝置，使滿足量程與精確及快速測量的要求。
圖1是含有被測電阻的有源四端網絡及示差法測試原理框圖；圖2是本發明電阻測量裝置結構框圖；圖3是圖2中恆流脈衝源主線路實施電路圖；圖4是圖2中恆流脈衝源內脈衝觸發及測試同步控制器實施電路圖；圖5是圖2中有源四端網絡及示差法測試實施電路圖；圖6是圖2中高阻抗微伏電壓放大器實施電路圖；圖7是圖2中數字毫伏表瞬態實時測量自動記錄顯示電路原理框圖；圖8是圖7原理框圖的實施電路圖。
具體實施例方式
本發明的四端網絡恆流脈衝法是在四探針法或恆流四線法基礎上的改進。依據歐姆定律R＝V/I，測量電阻的實質是測量電流I在電阻R上的壓降V，再通過已知的電流I，則可得知電阻R，因此I必須是穩恆電流。但如果I太小，獲得的V也小，則檢測裝置的實現難度相應增加，I太大則引起電阻上的溫升。本發明提出的四端網絡恆流脈衝法就是解決這一矛盾的，在脈衝存在的瞬間產生一個大電流，由於時間極短，在被測物上不會引起明顯的溫升。具體測試需滿足以下四方面的條件將被測電阻置於一個四端網絡中；向四端網絡輸入一恆流脈衝，並在被測電阻上產生電壓降，該恆流脈衝為矩形波，要求脈衝有效寬度的頂部平直面應符合穩恆電流的條件；脈衝幅度與寬度的乘積應不大於熱量公式Q＝0.24I2Rt的換算範圍(對時間t的控制依據)；必須用一輸入阻抗極高、遠遠大於被測電阻的放大器來檢測該有源四端網絡的輸出電壓。
進一步地，在滿足上述基本條件的基礎上，採用含有被測電阻的有源四端網絡，應用電勢逐步逼近法及示差法進行大電阻的微小變化量的測試，解決大量程、微量變化電阻測量。
圖1示出測試原理。圖中Rx表示待測電阻，E表示可調電壓給定器，是一模擬標準電池的電源，r0表示電池內阻，A表示高輸入阻抗放大器，1、2為有源四端網絡的輸入端，3、4為有源四端網絡的輸出端。向該有源四端網絡輸入一恆流脈衝I1，由於放大器A的輸入阻抗極高(一般大於10MΩ)，與被測電阻Rx相比近似為∞，則迴路電流I0趨於0。設V0為電池內阻r0上的壓降，依據V0＝I0×r0，在I0趨於0時V0也趨於0，則有源四端網絡輸出端的電壓Vi＝VRx-E＝I1×Rx-E。測試時，調整E，使I1×Rx-E逐步逼近一最小剩餘值，該最小剩餘值是經放大器A放大後的測量值Vi。則可計算出Rx′＝Vi/I1，大量程值為Rx″＝E/I1，被測電阻總值Rx＝Rx′+Rx″＝E/I1+Vi/I1，其中E/I1是大量程部分的值，Vi/I1是高精度的尾數值。
用此電勢逐步逼近法測量即時阻值為Rx1的被測電阻時獲得Vi1＝I1×Rx1-E，再利用此方法測量即時阻值為Rx2的該被測電阻時獲得Vi2＝I1×Rx2-E(兩次測量時保持可調電壓給定器輸出值E不變和輸入有源四端網絡的恆流脈衝I1不變)，則Vi1-Vi2＝I1×(Rx1-Rx2)，根據兩次測量的Vi的差值和已知的I1值就可獲得同一被測物在兩個即時時刻的阻值Rx1與Rx2的差值。如果Vi1-Vi2的差值為正數，則Rx1大於Rx2，Vi1-Vi2的差值為負數，則Rx1小於Rx2。當測量同一電阻器或材料阻值的連續變化量時就可以使用這種示差法。
上述方法很好地解決了測試量程與測試精度的矛盾用電勢逐步逼近法，使網絡輸出端電壓近似零，將在被測電阻的大量程值上產生的那部分檢測電壓於測試時減去，相當於減去被測電阻的大量程值。同樣兩個不同阻值電阻的大小比較也可用同樣的方法，將兩個電阻共有阻值部分的大量程值減去，減到只剩可以進行比較的尾部小數值部分進行測量。由於這一大量程基值是共減量，大量程基值在測量過程中可以忽略不計，在比較測量過程中測試誤差對應抵消，因而測試精度極高。
參見圖2、為實現本發明方法的測試裝置結構原理框圖。主要包括恆流脈衝源1、含有被測電阻的有源四端網絡2、高輸入阻抗微伏電壓放大器3、數字毫伏表4(或記憶示波器4′)和數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路5。
由高電位儲能電路11、穩壓電源12、恆流電源13和功率電子開關14連接構成恆流脈衝源主線路，由可調頻率振蕩器16、脈衝寬度調節器17和放大器18連接構成恆流脈衝源內脈衝觸發及測量同步控制器，恆流脈衝源主線路和恆流脈衝源內脈衝觸發及測量同步控制器共同構成本發明的恆流脈衝源1。
測試時可選擇手動觸發或選擇自動觸發方式，選擇手動觸發方式時，將開關K201置於單次位置，手動觸發裝置15產生一個單脈衝信號，經脈衝寬度調節器17和放大器18產生一個具有一定寬度的同步脈衝信號，用於一次測試。當選擇自動觸發方式時，將開關K201置於連續位置，可調頻率振蕩器16自動產生連續的脈衝信號，經脈衝寬度調節器17和放大器18連續產生具有一定寬度的同步脈衝信號，實現連續地多次測試。該同步脈衝信號控制功率電子開關14輸出恆流脈衝主電流即測試脈衝(功率電子開關14相當於一個斬波器)。用同步脈衝控制四端有源網絡2中的可調電壓給定器21輸出與恆流脈衝主電流同步的給定電壓，和用數字毫伏表4對高輸入阻抗微伏電壓放大器3的輸出電壓進行實時測量與自動記錄顯示。
恆流脈衝主電流輸入有源四端網絡2的輸入端①、②，在被測電阻Rx上產生壓降，調節有源四端網絡2中的可調電壓給定器21的輸出電壓，使數字毫伏表4監測的有源四端網絡③、④端輸出電壓Vi逼近零(即最小剩餘值)，由電壓表V201記錄的即為恆流脈衝主電流在被測電阻Rx大量程上的電壓降，根據短路法或寬脈衝法，由電流表A201中指示的恆流值，即可計算出被測電阻Rx大量程上的值(Rx″)。其高精度尾數值是經放大器放大後由數字mv表顯示的電壓值，其電阻值Rx′＝Vi/I1(其總電阻值Rx＝Rx′+Rx″，Rx′為脈衝狀態測出值，Rx″為穩態電壓表測出值)。由於該恆流脈衝主電流是脈衝式地施加到被測電阻Rx上，故不會引起被測電阻上明顯的溫升。
在用示差法測試電阻的連續變化量時，保持初始測試時調節的可調電壓給定器21的輸出電壓V201和電流表A201中記錄的恆流值不變，記錄前後兩次測試時由數字毫伏表4進行實時測量與自動記錄顯示的Vi的差值，該差值與電流表A201的比值即為待測電阻Rx阻值的前後變化量。
圖中，數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路5，用於配合帶記憶的數字毫伏表4，在數字毫伏表預定的測量周期內(如1秒以上)，按時間控制程序控制數字毫伏表4，實現數字毫伏表讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換。
圖中時間控制器19用於對功率電子開關的脈衝連續工作總時間進行定時控制，與施加的同步脈衝間存在邏輯「與」的關係，使在該受控的時間段內恆流脈衝源主線路有恆流脈衝主電流輸出。
圖2中電路結構，當有源四端網絡2中的可調電壓給定器21不存在(相當於被短路)時，所構成的四端網絡，則可用於測量小電阻Rx。將被測小電阻Rx置於該四端網絡中；向該四端網絡輸入一寬度可調、幅度可調的恆流脈衝，並在被測電阻上產生電壓降，用輸入阻抗極高、遠遠大於被測電阻的放大器來檢測該電壓降，經放大後送數字mV表進行顯示記錄。由於恆流脈衝寬度可調、幅度可調，在脈衝存在的瞬間產生一個大電流，由於時間極短，在被測物上不會引起明顯的溫升，然而卻獲得了較高的便於放大器檢測的電壓降，實現了本發明測量小電阻的基本功能。
下面分別結合圖3至8，詳細說明由恆流脈衝源主線路與恆流脈衝源內脈衝觸發及測試同步控制器組成的恆流脈衝源1、有源四端網絡2、高阻抗微伏電壓放大器3和數字毫伏表4的實施電路。
恆流脈衝源1的脈衝寬度可調、幅度可調，是一種特殊的開關電源。圖3中示出恆流脈衝源的恆流脈衝源主線路，用於產生一穩恆電流，該電路的設計特點是突破了傳統的整流→濾波→恆流的模式，而是採用了高電位儲能→穩壓削波→恆流的方式，以解決恆流脈衝頂部平直的問題，使紋波係數極小。
高電位儲能電路11和穩壓電源12的電路設計說明如下。變壓器T301次級利用繼電器觸點J301-1、J302-1進行抽頭自動換檔調整輸出交流電壓，經整流濾波後輸入由L301、C302、L302連接構成的高電位儲能電路11。為了滿足大電流測試脈衝的需要，電容器C302的容量應選得大些，一方面為了獲得大能量，更重要的是為了獲得瞬態放電時的平直電流。再通過由串聯三端穩壓器IC301控制大功率電晶體BG301對高電位儲能電壓穩壓削波，可依據測量電阻的阻值範圍將其限制在適當值。
調整包括粗調與細調，控制粗調由繼電器J301、J302完成，繼電器J301、J302不動作時，常閉觸點J301-1閉合，常開觸點J301-2、J302-1打開，使用變壓器T301的整個次級繞組，並在三端穩壓器IC301的基準電壓電路中串入了穩壓管DW301，通過墊高基準電壓值提高輸出電壓值，減小三端穩壓器承受的電壓值和拓寬了電壓調整範圍(約在23至50V之間)。繼電器J301、J302動作時，常閉觸點J301-1打開，常開觸點J301-2、J302-1閉合，從變壓器T301次級繞組的中間抽頭輸出交流，和將穩壓管DW301短路，使輸出電壓範圍降低。輸出電壓細調通過調節IC301基準電壓電路中串入的電位器W301實現。
設計恆流電源13時應考慮三個技術指標恆流精度；恆流的調節範圍和性能價格比。恆流源的傳統技術是採用線性放大器進行電流取樣，再放大送入串聯調整功率管進行電流調節。本發明採用的基礎元件不是線性放大器而是高精度的三端可調穩壓器IC302，在電阻上取樣，由三端可調穩壓器IC302控制大功率電晶體BG302進行恆流調節。在IC302的基準電壓電路中採用了由場效應管BG307構成的恆流源，通過調節電位器W303，改變IC302基準電壓迴路中的電流，使穩壓管DW302動態電阻最小，從而提高恆流的整體精度。本發明要求恆流調節範圍大，需採用分步、分支段、分檔調節。第一步是粗調，可通過繼電器換檔改變Rw值，將其總段分為若干支段，在一個支段內又分為若干檔，再在分檔基礎上疊加成支段。第二步是細調，通過改變電位器W302從而改變IC302的電壓參考點來進行恆流細調。恆流電源的基礎元件採用三端可調穩壓器IC302，比線性放大器價格低且實現電路簡單、恆流精度高、調節範圍大，有利於提高恆流電源的整體性能價格比。
圖中電流表A301，在短路法或寬脈衝法條件下用於檢測該恆流。大功率電晶體BG303及其外圍元件連接構成功率電子開關14，並採用光電耦合強觸發方式。同步脈衝輸入光電耦合器BG306，BG306工作，經光電耦合，脈衝電流經BG305、BG304放大觸發BG303導通，以斬波器開關的形式送出恆流脈衝主電流。圖中繼電器觸點J304-1用於實現圖2中時間控制器19的功能。
恆流脈衝源的實現及電阻測試都需要由同步脈衝控制，圖4示出恆流脈衝源內脈衝觸發及測試同步控制器電路，K401為單次或連續的控制開關。由與非門電路IC401及外圍元件連接形成手動觸發裝置15，具體實現是按下開關QA401，通過其常開觸點QA401-1的閉合及常閉觸點QA401-2的打開，IC401輸出高電位，經三極體BG403極性轉換觸發IC403。
時基電路IC402及其外圍元件連接構成可調頻率振蕩器16，在頻率調節上採用場效應管BG401進行恆流充電實現線性調節。調節也分兩步粗調與細調。粗調通過選擇電容器C401-1、C401-2、C401-3等完成，細調通過調節電位器W401完成。振蕩器的頻率調節範圍可為0-01Hz至10KHz，振蕩脈衝經三極體BG403極性轉換觸發IC403。
由帶施密特觸發器輸入端的單穩態多諧振蕩器IC403和時基電路IC404連接構成脈衝寬度調節器17。IC403為低電位觸發，IC403的1端輸出單穩脈衝再經由電容C404和電阻R412連接構成的微分電路，送入時基電路IC404的2腳，由IC404實現脈寬調節。脈衝寬度由場效應管BG404與電容器C405連接構成的線性充電迴路的積分時間決定，其調節也可分為兩步第一步粗調是由波段開關選擇C405-1、C405-2、C405-3等，第二步細調通過調節電位器W402實現。
調節時應注意頻率調節與脈寬調節相對應，即注意C401-1、C401-2、C401-3與C405-1、C405-2、C405-3的對應關係，否則會產生工作亂步的現象。
IC404輸出的同步脈衝送入由三極體BG405構成的放大器18放大，放大後的同步脈衝送圖3中的光電耦合器去觸發電子功率開關14產生恆流脈衝主電流，和經轉換變成脈衝電壓送可調電壓給定器21。
本發明的恆流脈衝源由三部分電源構成直流可調穩壓電源(從圖3中1、2端輸出)；直流可調恆流電源(從圖3中3、2端輸出)和恆流脈衝電源(從圖3中5、2端輸出)。實施時，作為直流可調穩壓電源應具有過壓過流與過熱保護，過流信號可從圖3中變壓器次級繞組中的電流互感器LH301採樣獲得，通過控制繼電器J303的觸點J303-1進行保護。過熱保護是在功率管散熱器上裝配小型溫控器，從而控制電源主線路。具體的過流、過熱保護及其復位的原理由於不是本發明的要點，不再具體介紹。
由圖3、圖4給出的恆流脈衝源，輸出矩形波恆流，頂部平直，該平直區域符合穩恆電流的要求；其穩恆電流大小可調，可在0.03A至30A範圍內，擴大了電阻測量的範圍；脈衝的頻率可調，對應的寬度也可調，即施加在被測電阻上的大電流的持續時間可調，而可精確測量小阻值電阻。
參見圖5，圖中示出含有被測電阻的有源四端網絡實施電路，用於實現動態電勢逐步逼近測量及示差法測量。向有源四端網絡的輸入端①、②輸入穩恆脈衝主電流(恆流脈衝)，在被測電阻Rx上產生壓降。相當於標準電池的可調電壓給定器21，由三端穩壓器IC501及外圍元件連接構成。如果該可調電壓給定器只是輸出可調的直流電壓，則有源四端網絡輸出常會是一個高電壓，給測量帶來一系列的問題。本發明要求該可調電壓給定器輸出與恆流脈衝同步的脈衝電壓。此處的同步是指起始點一樣、脈衝的寬度一樣。當恆流脈衝主電流送入四端網絡時，經轉換的同步脈衝電壓也送入繼電器電路，即通過電阻R507送入電晶體BG502的基極，BG502導通繼電器J501動作，J501-1閉合、J501-2打開，三端穩壓器IC501輸出經一系列的穩壓、濾波後由J501-1送入射極跟隨器BG501，在BG501射極電阻R505兩端產生脈衝電壓，其電壓極性與被測電阻Rx上電壓極性相反，兩者作減法運算，有源四端網絡輸出端③、④輸出差值電壓。該電壓差值經高輸入阻抗微伏電壓放大器3放大後，送數字毫伏表4或記憶示波器4′記錄顯示。
動態電勢逐步逼近分兩步實現，第一步是可調電壓給定器輸出電壓逐步逼近，從而得出被測電阻的大量程基值，第二步是依據該逼近結果，使恆流脈衝主電流也逼近最大值，從而可得到最高的測量精度。兩者都是通過手動調節完成的。首先作粗調，利用開關K501選擇電阻R509、R510等(此時可將輸入的恆流脈衝主電流選擇為適當的預算值或較小值)，調節過程中觀察由數字毫伏表4記錄顯示的有源四端網絡輸出端③、④間的差值電壓的變化趨勢，當差值趨於最小時調節電位器W501再作細調，調節過程中觀察該差值電壓的變化趨勢，當近似零時，調整完畢，記下可調電壓給定器電壓表V501上的電壓讀數，可近似為被測電阻Rx上的壓降。同時，恆流脈衝主電流的數值是已知的，就可計算出Rx＝V501/I1。可改變I1，多次重複上述電勢逼近法的步驟，I1增大越多，測量精度越高。由於電壓給定器的輸出電壓受到現有元器件水平情況的限制，當I1選擇在30mA至300mA的範圍內時，Rx的測量量程為1000歐姆以下，當I1選擇在300mA至3A的範圍內時，Rx的測量量程為100歐姆以下，當I1選擇在3A至30A範圍內時，Rx的測量量程為10歐姆以下，當I1選擇在30A時，Rx的測量量程為1歐姆以下。
圖5中開關K502的作用是當K502為閉合時，可調電壓給定器將被接入四端網絡中而使之形成有源四端網絡，而當K502為打開時，可調電壓給定器輸出電壓為0，只是射極電阻R505接入四端網絡中，相當於可調電壓給定器被短路的情況，高輸入阻抗微伏電壓放大器對被測電阻Rx上的電壓進行放大並送數字mv表顯示記錄，利用恆流脈衝實現小電阻的瞬時、大電流測量。該可調電壓給定器採用兩組穩壓，有極高的穩壓精度；採用兩個具有正、負溫度補償係數的穩壓管DW501、DW502串接和使用了低噪聲器件，因而該電壓給定器可成為有源四端網絡中的模擬電池的標準電源。
本發明的高輸入阻抗微伏電壓放大器需要將0.01μv至10μv的電壓放大到0.1mv至199.9mv，輸入電流極小，小於10-4μA，頻率響應高約10MHz，通頻帶寬，從直流至100KHz，而且為了與記錄顯示器匹配還要求低阻抗輸出。
參見圖6，為本發明的高輸入阻抗微伏電壓放大器3實施電路。高輸入阻抗微伏電壓放大器3由四個單元電路順序連接構成，第一單元電路是高阻抗輸入差分放大器31，放大倍數40-100，第二單元同相放大器32，放大倍數50-100，第三單元同相放大器33，放大倍數100，第四單元低阻抗輸出跟隨器34。
第一單元的高阻抗輸入差分放大器31主要由兩個集成線性運算放大器IC601、IC602構成，第二、第三單元的同相放大器32、33各主要由一個集成線性放大器IC603、IC604構成，第四單元的跟隨器34主要由一個集成線性放大器IC605構成。
為了降低調試難度，每個單元為閉環控制，獨立調節，各單元間為開環控制，可充分保證每個單元工作穩定從而保證直流三級放大的穩定。
在第一單元的高阻抗輸入差分放大器31中，IC601的「+」端與IC602的「+」端為差值電壓輸入端，IC601被接成增益近似為1的同相放大器，IC601輸出送IC602「-」端，受反饋電路影響，IC602實際上是一個反相增益為R606/R603的差分放大器，「-」端輸入為IC601的輸出信號，「+」端輸入為差值電壓信號，R604、R605和W601構成級間負反饋用於調整增益和增強本單元的穩定性。
第二、三單元的同相放大器IC603、IC604中，其放大倍數分別決定於電阻的比值(R613+R608)/R608，(R621+R616)/R616。這兩個同相放大器均設置平衡調零和輸出信號調零，各自獨立，調整方便。
在第四單元IC605的反相輸入端與輸出端間設置一個電阻R627，有對輸出電源內阻提供補償、降低輸出電阻、增大輸出電流的作用。該電路結構的電壓跟隨器與電晶體射極電壓跟隨器相比，輸出正負值的零點，並能利用輸出正負值表示電阻微小變化量的趨勢，即為正值時表示前一阻值大於後一阻值，為負值時表示後一阻值大於前一阻值，而電晶體射極電壓跟隨器在使用單電源時只能輸出單向值且零點為其電壓最低值。R625、R626及W606用於IC605自身的平衡調零。
參見圖7、圖8，為數字毫伏表4的瞬態實時測量自動顯示電路5的原理圖，對前述小電阻上恆流脈衝壓降的測試及示差法中對同一電阻在大量程條件下微小壓降變化量的測試，進行顯示讀數。
現有的數字毫伏表只能測量穩態的電壓並保持，不能測量瞬態電壓，然而在本發明的四端網絡恆流脈衝法測量電阻的過程中，恆流脈衝在被測電阻上產生的壓降是隨機瞬態變化的，如何在現有數字毫伏表基礎上，能夠記錄顯示出經放大後的mv級信號，必須設計本數字毫伏表瞬態實時測量自動顯示電路，再將該電路的輸出提供給數字毫伏表進行顯示記錄的控制。
實施例採用的 或 的數字mv表均具有保持功能，例如選擇單片A/D轉換器7116/7117。在檢測過程中，要數字mv表能準確讀數通常需要大於1秒的檢測時間，測試間隔時間選擇大於1秒時則目測比較舒適。
根據數字mv表顯示需要，同步脈衝的寬度應大於420ms，其中前後沿各預留10ms。在連續測量時，同步脈衝信號未到達本電路前，數字mv表已經處於讀數狀態，由於無電壓信號則顯示0。
本電路的時間控制程序應該滿足數字mv表的讀數控制時間，其起點與同步脈衝的起點一致，延時控制時間為400-420ms，寬度不能小於數字mv表的測量周期，但不能大於同步信號的寬度；記錄控制時間，是滿足數字mv表作測量保持的工作時間，其起點在讀數控制時間的讀數完成後(延時時間到達後)立即啟動，信號寬度應能充分滿足後續觸發電子控制電路的要求，該記錄控制時間實際發出的信號是一個固定寬度的窄脈衝，其前沿在讀數控制時間後，後沿在同步脈衝結束前的範圍內；保持控制時間，大於380ms則能滿足測試基本需要，可視實際需要確定；消除控制時間，在保持控制時間結束後，應發出一個窄脈衝來消除保持；表頭顯示內容，在沒有輸入差值信號前，數字mv表顯示0，當輸入差值信號時，應立即進入帶記憶讀數狀態，顯示瞬態電壓差值，然後又自動回到讀數狀態，再到另一個差值電壓輸入時刻，再次顯示新的電壓差值，如此循環地進行檢測。當單次測試時，由於間隔相對很長，無需使用保持控制時間和消除控制時間。
圖7與圖8電路表述出電子控制電路產生這種時間控制程序的過程。
首先參見圖7，實施電路可設計單次與連續測量、手動與自動測量時的時間控制程序，圖7示出自動連續測量時的時間控制程序產生的實施電路。包括由前沿觸發時間可調單穩態電路41、後沿觸發窄脈衝單穩態電路42、後沿觸發時間可調單穩態電路43、後沿觸發窄脈衝單穩態電路44、雙穩態保持電路45連接構成的數字毫伏表瞬態實時測量電路和數字毫伏表46。需要說明的是窄脈衝單穩態電路42和窄脈衝單穩態電路44的主要作用在於各生成一個窄脈衝，以利於觸發雙穩態保持電路45。
同步脈衝前沿觸發時間可調單穩態電路41，該單穩態電路41具有時間可調的延時功能，時間可調單穩態電路41輸出一定寬度的脈衝信號(相當於前述的讀數控制時間)。該脈衝信號的後沿觸發窄脈衝單穩態電路42，單穩態電路42輸出一個可調寬度的窄脈衝信號(相當於前述的記錄控制時間)，該窄脈衝信號一路輸入雙穩態保持電路45，觸發雙穩態保持電路45翻轉，向數字mv表46發出記憶信號，使數字mv表46進入保持狀態；該窄脈衝信號另一路輸入後沿觸發時間可調單穩態電路43，該窄脈衝信號的後沿觸發時間可調單穩態電路43，單穩態電路43具有可調時間延時功能，從而發出一個寬脈衝(相當於前述的保持控制時間)，該寬脈衝的後沿觸發窄脈衝單穩態電路44，由窄脈衝單穩態電路44再發出一個窄脈衝(相當於前述的消除控制時間)，該窄脈衝寬度可調，此窄脈衝信號滯後於由單穩態電路42輸出的窄脈衝信號，其滯後的時間就是數字mv表保持的時間，從表上反映的就是讀數顯示時間。單穩態電路44發出的窄脈衝輸入雙穩態保持電路45，觸發雙穩態保持電路45再次翻轉，該翻轉信號送入數字mv表46，消除保持，使數字mv表46又進入讀數狀態，為下一次測量記錄顯示作準備。
圖中開關K702撥向手動位置時，合上開關K703為數字mv表記憶，打開開關K703為數字mv表讀數。開關K701撥向單次位置、開關K702撥向自動位置時，即切斷「消除保持」功能的信號，此時要使數字mv表復位，則需按一下圖8中的復位開關QA801，數字mv表則會消除記憶狀態進入讀數狀態。開關K701撥向連續位置、開關K702撥向自動位置時，自動記錄顯示。
圖8示出圖7結構的實施電路。用帶施密特觸發輸入端的集成單穩態多諧振蕩器集成片IC801、IC802、IC803、IC804分別接成前沿觸發時間可調單穩態電路41(信號從5腳輸入，4腳懸空)、後沿觸發窄脈衝單穩態電路42(信號從3腳輸入，4腳接電源)、後沿觸發時間可調單穩態電路43(信號從3腳輸入，4腳接電源)和後沿觸發窄脈衝單穩態電路44(信號從3腳輸入，4腳接電源)，一旦觸發則輸出脈衝的寬度就與輸入狀態無關而僅是定時元件的函數，如圖中所示的W801與C801，W802與C802，W803與C803，W804與C804。IC802輸出的固定寬度窄脈衝先送入射極跟隨器BG801，射極電路分兩路輸出，一路輸入IC803，另一路輸入雙穩態保持電路45。雙穩態保持電路45採用可控矽SCR801、SCR802，一旦觸發就維持導通狀態，具有記憶功能，觸發電流很小，響應速度快而且帶載能力強，可直接驅動繼電器J801。繼電器J801的常開觸點J801-1通過開關K802串接在數字mv表的第39腳與地間，開關K802用於自動測量與手動測量的轉換，撥到自動位時由J801-1實現自動測量功能，撥到手動位時由開關K803實現手動測量功能。雙穩態保持電路45在單穩態電路IC802輸出的窄脈衝觸發翻轉時驅動繼電器J801，使數字mv表46進入保持記憶狀態，雙穩態保持電路在單穩態電路IC804輸出的窄脈衝觸發再翻轉時釋放繼電器J801，使數字mv表進入讀數狀態。
雙穩態保持電路45在上電時，由R804、C806組成的通路產生瞬間電流觸發SCR802導通，對電容C805充電，SCR801關斷，建立起雙穩態保持電路45的初態。直到IC802輸出窄脈衝觸發SCR801導通，電容C805放電，迫使SCR802截止進入第一個穩態，然後對電容C805反向充電，再到IC804輸出窄脈衝觸發SCR802導通，電容C805放電，迫使SCR801截止進入第二個穩態。如此周而復始地導通、截止。
圖8中開關K801相當於圖7中開關K701，圖8中開關K802相當於圖7中開關K702，圖8中開關K803相當於圖7中開關K703。
本發明的數字mv表瞬態實時測量自動記錄顯示器通過設計的時間控制程序——讀數狀態→同步信號觸發→讀數採樣(讀數控制)→採樣保持(記錄控制)→消除，再返回讀數狀態，建立起測量脈衝電壓瞬態值的模式，可以自動保持記憶並清除該記憶轉為讀數，在1秒左右的測量周期內，可充分滿足阻值變化周期較長時的測試需要，而可不受數字mv表讀數周期的限制。在測量某一材料的電阻隨時間變化的變化關係時，恆流脈衝在被測電阻上的壓降，就可利用數字mv表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路配合數字mv表，實現1秒左右測量周期的符合歐姆定律的快速準確測量。
實施時，也可用數字記憶示波器法(或稱數字存儲示波器法)代替數字mv表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路和帶記憶的數字mv表，實現毫秒(ms)至1秒(s)測量周期內對恆流脈衝在被測電阻上的壓降的快速準確測量。將有源四端網絡輸出的差值電壓送到數字記憶示波器進行實時測量，從示波器的顯示屏上得到測量數據，如通過獲得脈衝電壓的形狀、前沿區、後沿區、平頂區，而獲得有用數據，和獲得脈衝電壓差值和差值脈衝寬度。
權利要求
1.一種電阻的測量方法，其特徵在於將被測小電阻置於一個四端網絡的第一端與第二端間，在該四端網絡的第三端與第四端間接入一個高輸入阻抗放大器；向該四端網絡的第一端與第二端輸入寬度及幅度均可調的恆流脈衝，在被測小電阻上產生電壓降；根據高輸入阻抗放大器的輸出電壓和輸入四端網絡的恆流，利用歐姆定律計算出在瞬時大電流下的被測小電阻阻值，所述的小電阻可以是μΩ級電阻。
2.一種電阻差值的測量方法，其特徵在於A1.將被測電阻置於四端網絡的第一端與第二端間，在該四端網絡的第二端與第四端間置入一個可變電壓給定器，在該四端網絡的第三端與第四端間接入一個高輸入阻抗放大器，使形成一個有源四端網絡，該可變電壓給定器輸出的是與恆流脈衝同步的電壓，該恆流脈衝的寬度與幅度均可調；A2.在第一時間，向該有源四端網絡的第一、二端輸入所述的恆流脈衝，並使恆流脈衝在被測電阻上電壓降的極性與置入的可變電壓給定器的輸出電壓極性相反，輸入高輸入阻抗放大器的是被測電阻上電壓降與可變電壓給定器輸出電壓的差值，調整可變電壓給定器的輸出電壓，使該高輸入阻抗放大器輸出的第一差值電壓逼近零、同時使恆流脈衝逼近最大值，記錄高輸入阻抗放大器輸出的第一差值電壓；B1.在第二時間，向該有源四端網絡的第一、二端輸入與步驟A2中同樣大小的恆流脈衝，和使恆流脈衝在該被測電阻上電壓降的極性與可變電壓給定器的輸出電壓極性相反，將可變電壓給定器的輸出電壓保持為步驟A2中可變電壓給定器的輸出電壓，記錄高輸入阻抗放大器輸出的第二差值電壓；C1.根據第一與第二差值電壓之差和輸入有源四端網絡的恆流，利用歐姆定律計算出被測電阻在瞬時大電流下的微小變化值，和根據差值的正負，確定被測電阻在瞬時大電流下的微小變化趨勢。
3.一種電阻的快速測量方法，其特徵在於包括一幅度可調、寬度可調的恆流脈衝在被測電阻上產生電壓降；一帶記憶的數字毫伏表檢測該電壓降；一數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路配合該數字毫伏表，在其預定的測量周期內按時間控制程序控制數字毫伏表實現數字毫伏表讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換，包括數字mv表的讀數控制時間，其起點與同步脈衝的起點一致，延時控制時間不能小於數字mv表的測量周期，但不能大於同步信號的寬度，該同步信號同時用於產生所述的恆流脈衝；記錄控制時間，是滿足數字mv表作測量保持的工作時間，其起點在讀數控制時間的讀數完成後立即啟動，信號寬度應能充分滿足觸發電子控制電路的要求，該電子控制電路使數字mv表從讀數狀態轉換到保持記憶狀態；保持控制時間，按數字mv表實際測試的基本需要確定；消除控制時間，在保持控制時間結束後發出，信號寬度應能充分滿足觸發電子控制電路的要求，該電子控制電路使數字mv表從保持記憶狀態轉換回讀數狀態。
4.一種電阻的測量裝置，根據伏安法測電阻，其特徵在於包括一恆流脈衝源、含有被測電阻的四端網絡、高輸入阻抗放大器、數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路和數字毫伏表；恆流脈衝源利用一同步脈衝信號產生恆流脈衝主電流，並輸入四端網絡，在被測電阻上形成電壓降；高輸入阻抗放大器對該電壓降進行放大後送數字毫伏表；數字毫伏表瞬態實時測量自動記錄顯示電路在所述同步脈衝信號的觸發下控制數字毫伏表在其預定的測量周期內實現數字毫伏表讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換，對該電壓降進行記錄顯示。
5.根據權利要求4所述的電阻測量裝置，其特徵在於所述的四端網絡是還含有有源元件的有源四端網絡；所述恆流脈衝主電流在被測電阻上形成的電壓降，與有源四端網絡中有源元件在同步脈衝信號控制下輸出的與恆流脈衝主電流同步的給定電壓進行相減獲得電壓差，有一電壓表檢測該有源元件輸出的給定電壓；高輸入阻抗放大器對該電壓差進行放大後送數字毫伏表，數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路在所述同步脈衝信號的觸發下控制數字毫伏表在其預定的測量周期內實現數字毫伏表讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換，對該電壓差進行記錄顯示，兩次測量過程中，在保持所述恆流脈衝主電流與所述電壓表檢測的給定電壓不變的情況下，數字毫伏表記錄顯示的電壓差的差值及正負即反映了同一電阻的變化量及變化趨勢。
6.根據權利要求4所述的測量裝置，其特徵在於所述數字毫伏表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路包括前沿觸發時間可調第一單穩態電路、後沿觸發窄脈衝第二單穩態電路、後沿觸發時間可調第三單穩態電路、後沿觸發窄脈衝第四單穩態電路和雙穩態觸發保持電路；所述的同步脈衝接入前沿觸發時間可調第一單穩態電路，第一單穩態電路在同步脈衝前沿觸發下輸出第一脈寬信號送後沿觸發窄脈衝第二單穩態電路，第二單穩態電路在第一脈寬信號後沿觸發下輸出第一窄脈衝，該第一窄脈衝一路送所述雙穩態觸發保持電路的一個觸發控制端，使雙穩態觸發保持電路狀態翻轉並控制數字毫伏表結束讀數狀態和進入保持記憶狀態，該第一窄脈衝另一路送所述的後沿觸發時間可調第三單穩態電路，第三單穩態電路在該第一窄脈衝後沿觸發下輸出第二脈寬信號並送後沿觸發窄脈衝第四單穩態電路，第四單穩態電路在該第二脈寬信號後沿觸發下輸出第二窄脈衝信號，該第二窄脈衝信號送所述雙穩態觸發保持電路的另一個觸發控制端，使雙穩態觸發保持電路狀態翻轉並控制數字毫伏表結束保持記憶狀態和進入讀數狀態。
7.根據權利要求6所述的測量裝置，其特徵在於所述的雙穩態觸發保持電路由兩個可控矽連接構成，所述的觸發控制端是可控矽的觸發控制端。
8.根據權利要求4所述的測量裝置，其特徵在於所述的恆流脈衝源包括恆流脈衝源主線路、恆流脈衝源內脈衝觸發及測量同步控制器和功率電子開關；所述的恆流脈衝源主線路產生穩壓恆流，送功率電子開關的輸入端，所述的恆流脈衝源內脈衝觸發及測量同步控制器產生同步脈衝、並進一步產生頻率可調脈寬可調的同步信號，送功率電子開關的控制端，功率電子開關輸出所述的恆流脈衝主電流。
9.根據權利要求8所述的測量裝置，其特徵在於所述的恆流脈衝源主線路包括儲能電路，穩壓電源電路和恆流電源電路，儲能電路對輸入的直流電源進行高電位儲能，穩壓電源電路對高電位儲能電路的輸出電壓進行穩壓與削波，恆流電源電路對該穩壓削波的輸出電壓進行恆流輸出。
10.根據權利要求9所述的測量裝置，其特徵在於所述的恆流電源電路是利用三端穩壓器和在三端穩壓器基準電壓電路中串接由場效應管構成的可調電流恆流源和可調電阻構成的。
11.根據權利要求8所述的測量裝置，其特徵在於所述的功率電子開關包括三極體射極跟隨器和光電耦合電路，三極體的集電極接入所述的穩壓恆流，光電耦合電路輸入端接入所述的同步脈衝，光電耦合電路輸出端接入三極體射極跟隨器的基極電路中，三極體射極跟隨器的發射極輸出所述的恆流脈衝主電流。
12.根據權利要求8所述的測量裝置，其特徵在於所述的恆流脈衝源內脈衝觸發及測量同步控制器包括可調頻率振蕩器、脈衝寬度調節器和放大器，其中脈衝寬度調節器由帶施密特觸發輸入端的單穩態觸發器連接一時基電路片構成，可調頻率振蕩器產生可調頻率脈衝送所述的單穩態觸發器，改變時基電路片外接電容、電阻，而改變同步脈衝寬度，時基電路片輸出可調脈寬同步脈衝送放大器，放大器輸出所述的可調頻率可調寬度的同步脈衝。
13.根據權利要求12所述的測量裝置，其特徵在於所述的恆流脈衝源內脈衝觸發及測量同步控制器還包括手動觸發裝置和選擇開關，該選擇開關一輸入端連接手動觸發裝置輸出，選擇開關另一輸入端連接所述的可調頻率振蕩器輸出，選擇開關輸出端連接所述的脈衝寬度調節器，手動觸發裝置由按壓開關和與非門邏輯電路連接構成，按壓開關動作時，與非門邏輯電路生成一個觸發脈衝，該個觸發脈衝或可調頻率振蕩器輸出的可調頻率脈衝通過所述的選擇開關觸發所述的脈衝寬度調節器。
14.根據權利要求4所述的測量裝置，其特徵在於所述有源四端網絡中的有源元件是一個具有標準電池功能的可調電壓給定器，該可調電壓給定器輸入所述的同步脈衝，該可調電壓給定器輸出所述的與恆流脈衝主電流同步的給定電壓。
15.根據權利要求4所述的測量裝置，其特徵在於所述的高輸入阻抗放大器包括由兩個線性集成運算放大器順序連接構成的高阻抗差分放大器第一單元、由線性集成放大器接成同相放大器構成的第二單元，由線性集成放大器接成同相放大器構成的第三單元，和由線性集成放大器接成低阻抗輸出跟隨器構成的第四單元，第一、第二、第三、第四單元順序連接，將微伏級的差值電壓放大到毫伏級。
16.一種電阻的測量裝置，根據伏安法測電阻，其特徵在於包括一恆流脈衝源、含有被測電阻的四端網絡、高輸入阻抗放大器和記憶示波器；恆流脈衝源利用一同步脈衝信號產生恆流脈衝主電流，並輸入四端網絡，在被測電阻上形成電壓降；高輸入阻抗放大器對該電壓降進行放大後送記憶示波器；記憶示波器在1秒以內的測量周期內對該電壓降進行波形記錄顯示。
17.根據權利要求16所示的測量裝置，其特徵在於所述的四端網絡是還含有有源元件的有源四端網絡；所述恆流脈衝主電流在被測電阻上形成的電壓降，與有源四端網絡中有源元件在同步脈衝信號控制下輸出的與恆流脈衝主電流同步的給定電壓進行相減獲得電壓差，有一電壓表檢測該有源元件輸出的給定電壓；高輸入阻抗放大器對該電壓差進行放大後送記憶示波器，記憶示波器對該電壓差進行波形記錄顯示，兩次測量過程中，在保持所述恆流脈衝主電流與所述電壓表檢測的給定電壓不變的情況下，記憶示波器波形記錄顯示的電壓差的差值及正負即反映了同一電阻的變化量及變化趨勢。
全文摘要
本發明涉及電阻測量方法及裝置，特別適於小電阻及變化阻值的符合歐姆定律的快速測量。裝置的基本結構包括恆流脈衝源、含被測電阻的四端網絡、高輸入阻抗放大器、電壓表的瞬態實時測量自動記錄顯示電路和數字毫伏表。恆流脈衝源利用同步脈衝產生寬度、幅度可調的恆流脈衝，輸入四端網絡並在被測電阻上形成壓降；高輸入阻抗放大器對該壓降進行放大後送數字毫伏表，自動記錄顯示電路在同步脈衝觸發下控制數字毫伏表在其預定的測量周期內實現讀數狀態與保持記憶狀態下的自動轉換，記錄顯示電壓降。在測量阻值的變化量時，在四端網絡中加入與恆流脈衝同步的給定電壓，利用電勢逼近法和進一步的示差法就可測量恆流脈衝在被測電阻上的變化壓降。
文檔編號G01R27/14GK1749763SQ20051011738
公開日2006年3月22日 申請日期2005年11月3日 優先權日2005年11月3日
發明者儲少軍, 楊濤 申請人:北京科技大學