CN101539598B - 交流毫欧表的二端对测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量电阻的交流毫欧表的二端对测试方法，先将一根同轴电缆的一端和激励源电路相连接，该同轴电缆的屏蔽层与激励源电路地线相连接；将另一根同轴电缆的一端和采样电路相连接，该同轴电缆屏蔽层和采样电路负端输入相连，其内芯线和采样电路正端输入相连；两根同轴电缆的另一端分别连接被测件的两端；使激励电流流经同轴电缆的内芯，再流经被测件，再由同轴电缆的屏蔽层流回激励源；采样回路的电流流经同轴电缆的内芯，再流经被测件，由同轴电缆的屏蔽层流回采样电路。本发明减小了激励回路和采样回路的面积，有效降低噪声耦合，抑制了磁场耦合干扰，显著提高抗干扰性能，提高测试精度。

Description

交流毫欧表的二端对测试方法

技术领域

本发明涉及一种交流毫欧表的测试方法，用于测量接触电阻、蓄电池内阻以及超级电容等效串联电阻。

背景技术

交流毫欧表的测试方法是使用1kHz交流信号作为激励信号，施加在被测器件上，同时采样其交流电压值，根据欧姆定律计算出电阻值。由于交流电压的测量分辨率可以通过使用带通放大器、锁相放大器、集成积分A/D转换器提高信噪比，使得最终电压可分辨达10nV的信号或更高。测量1μΩ的电阻，激励电流仅需10mA，开路电压也容易限制在20mV以内，完全能满足电子元件产品接触电阻国标要求(国标GB5095以及GBT351要求电子元件接触电阻的测试电流必须小于100mA，开路电压限制在20mV以内)。

如图1所示，现有的交流毫欧表测试端口都为四端配置，激励电流ic(流向见箭头标示)流经同轴电缆L1的内芯，再流经被测件，再经过同轴电缆L4的内芯层流回激励源，其电流回路面积为S1与S2之和。同样，采样电流is(流向见箭头标示)流经同轴电缆L2的内芯，再由同轴电缆L3的内芯流回采样电路，回路面积S2。激励回路和采样回路的公共耦合面积为S2。该测试方法优点是可以抵消测试线的电阻给测试带来的影响，在测试电流较大时能取得较好的精度，但其缺陷是：

1、无法实现在较小的测试电流下实现较高的精度和测试稳定性。

2、对磁场干扰的抑制能力差，特别是当测试电流小，测试线越长时，这种干扰就越明显。

3、测试环路面积大，耦合电感和寄生电感量比较大，容易受干扰，特别是在测试电流较小或测试线较长的条件下，测试精度受干扰不容易提高。

目前，为了削弱普通四端配置方法带来的干扰和精度损失，不得不增加仪器的激励电流来提升信噪比，从而导致了因测试电流过大而无法满足国标测试要求。如果交流毫欧表测试电流比较小时，测试端口输入信号的信噪比很小，有用信号完全被噪声所淹没，要使交流毫欧表能达到一定的测试精度，必须有效限制测试端口的噪声输入。

在进行低电阻测试时，测试线的电阻以及接触电阻会严重影响到测试精度和测试稳定性。测试端口噪声的耦合有两个途径，一是通过电场耦合；二是通过磁场耦合。交流毫欧标在测量低阻抗时，更容易受到磁场的干扰，而测量高阻抗时容易受到电场的干扰，所以要保证在低电阻段的测试精度，就要尽量降低耦合电感量。在低电阻测试时由于寄生电容影响比较小，可以忽略。而寄生电感对测试精度影响比较大，所以也需要进一步降低寄生电感。降低耦合电感量和寄生电感量最可行的方法就是减小激励回路和采样回路的面积。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的缺陷，提供了一种交流毫欧表的二端对测试方法，可以降低外来噪声的耦合，降低测试端口寄生参数对测试精度的影响，提高交流毫欧表的测试精度。

本发明采用的技术方案是：先将一根同轴电缆的一端和激励源电路相连接，该同轴电缆的屏蔽层与激励源电路地线相连接；将另一根同轴电缆的一端和采样电路相连接，该同轴电缆屏蔽层和采样电路负端输入相连，其内芯线和采样电路正端输入相连；两根同轴电缆的另一端分别连接被测件的两端；使激励电流流经同轴电缆的内芯，再流经被测件，再由同轴电缆的屏蔽层流回激励源；采样回路的电流流经同轴电缆的内芯，再流经被测件，由同轴电缆的屏蔽层流回采样电路。

将两根同轴电缆一端分别与同轴电缆插头相连，另一端与连接器的母头相连；将连接器的公头分别连接测试夹的一端，与测试夹另一端连接的一根测试线连接同轴电缆的内芯线，另一根测试线连接同轴电缆的内芯线；与测试夹另一端连接的一根测试线连接同轴电缆的屏蔽层，另一根测试线连接同轴电缆的屏蔽层。

本发明的有益效果是：

1、在四端测试法的基础上将交流毫欧表的测试端口配置成二端对测试法，测试线由4根减少到2根，降低了测试成本，减小了激励回路和采样回路的面积，有效降低了噪声耦合，抑制了磁场耦合干扰，显著提高了抗干扰性能，同时减小了测试端口寄生电感的电感量，提高了测试精度。

2、电场和磁场具有良好的电屏蔽性能，有效减小外来干扰的路径和有效降低测试端口寄生参数。

3、本发明在最大测试电流小于10mA的条件下进行电阻测试时(最高读数30000个)，最高分辨率可达1μΩ，读数跳动可以控制在3个字以内，完全达到国外同类产品的抗干扰性能和测试精度。

4、由连接器将测试夹和测试线连接起来，测试线一旦出现故障用户可以很容易地进行自行维修和更换，从而降低了采购成本和维护成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是背景技术原理示意图。

图2是本发明原理示意图。

图3是图2中等效阻抗连接示意图。

图4是图2的使用状态示意图。

具体实施方式

如图2所示，将一根同轴电缆L1的一端和激励源电路相连接，该同轴电缆L1的屏蔽层与激励源电路地线相连接；将另一根同轴电缆L2的一端和采样电路相连接，该同轴电缆L2屏蔽层和采样电路负端输入相连，其内芯线和采样电路正端输入相连；两根同轴电缆的另一端分别连接被测件Zx的两端。该连接方法使激励回路的激励电流ic(流向见箭头标示)流经同轴电缆L1的内芯，再流经被测件Zx，再由同轴电缆L1的屏蔽层流回激励源。其电流回路面积为S3与S5之和，由于S3很小可忽略，因此电流回路面积约等于S5。同样，采样回路的电流is(流向见箭头标示)流经同轴电缆L2的内芯，再流经被测件Zx，再由同轴电缆L2的屏蔽层流回采样电路，回路面积为S4与S5之和，由于S4很小可忽略，因此采样回路面积约等于S5。这样，激励回路和采样回路的公共耦和面积为S5。

如图3，从测试端口看等效阻抗。采样回路和电流回路的共同面积由背景技术中的S2变成了本发明的S5，虽然增加了寄生电容Cx，但大大减小了等效寄生电感Lx(nH级，在1kHz时的阻抗达到了μΩ级)，由于被测件Zx(被测件阻抗)＜＜Zcx(寄生电容阻抗)，所以Cx(pF级，在1kHz的阻抗达100MΩ级以上)对Zx的影响可忽略。当测试到μΩ级阻抗时，寄生电感阻抗值的影响就会比较明显，因此减小Lx可以提高测试电感时的精度。

通过与背景技术图1比较，在同样的测试线长度条件下，面积关系为：S1+S2＞＞S5，以以及S1＞＞S5。电流回路由S1+S2变成了S5，大大减少了对外的耦合面积，能使流入被测电阻的激励电流损耗减到最小。同时，采样回路的面积也由原来的S2变成了S5，大大减小了接收回路面积，降低了耦合电感，使得外来噪声干扰降至最小。二端对测试法还继承了四端测试法的优点，即测试线电阻对测试精度不产生影响。由于同轴电缆L1和L2的屏蔽层接地，因此对电场干扰也有很好的屏蔽作用。

如图4，为了减小四端测试法的耦合电感量和寄生电感量，通常使用双绞技术，但由于普通的双绞线强度和可靠性不够，而且也不美观。国外仪器厂家选择将两对双绞线和测试夹一次性注塑成测试电缆，其工艺比较复杂而其成本也高，后期不易维护。本发明的端口配置用一根同轴电缆的一端和激励源电路相连接，屏蔽层与激励源电路地线相连接，称为激励电缆。另一根同轴电缆和采样电路相连接，屏蔽层和采样电路负端输入相连，内芯线和采样电路正端输入相连，称为采样电缆。两根同轴电缆L1和L2分别和面板上的两个高频座1、2相连，这两个高频座分别叫做采样端口和激励端口。

测试线主要由同轴电缆插头2和4、同轴电缆L1和L2、四芯连接器5与测试夹6和7组成，如图5。两根同轴电缆L1和L2一端分别与同轴电缆插头2和4相连，另一端与连接器5的母头相连。将连接器5的公头分别连接测试夹6和7的一端，连接器5对接后，与测试夹6另一端连接的一根测试线连接同轴电缆L1的内芯线，另一根测试线连接同轴电缆L2的内芯线。与测试夹7另一端连接的一根测试线连接同轴电缆L1的屏蔽层，另一根测试线连接同轴电缆L2的屏蔽层。与连接器5对插后，每只测试夹需确保有一根激励线和一根采样线，并且保证极性相同，这样就配置完成了二端对测试。与测试线电流路径不同，测试夹端无论是采样电流还是激励电流都不会从同一根同轴电缆的内芯和屏蔽层流进和流回。四芯连接器5一方面起到改变电流路径的作用，同时也方便了更换不同测试具。当测试不同对象时只要更换夹具即可，如测试轴向器件使用夹式夹具，测试贴片器件使用针式夹具。

Claims (2)

1.一种交流毫欧表的二端对测试方法，其特征是按如下步骤：

1)将一根同轴电缆L1的一端和激励源电路相连接，该同轴电缆L1的屏蔽层与激励源电路地线相连接；将另一根同轴电缆L2的一端和采样电路相连接，该同轴电缆L2屏蔽层和采样电路负端输入相连，其内芯线和采样电路正端输入相连；两根同轴电缆的另一端分别连接被测件(Zx)的两端；

2)使激励电流(ic)流经同轴电缆L1的内芯，再流经被测件(Zx)，再由同轴电缆L1的屏蔽层流回激励源电路；

3)采样电路的电流(is)流经同轴电缆L2的内芯，再流经被测件(Zx)，由同轴电缆L2的屏蔽层流回采样电路。

2.根据权利要求1所述的交流毫欧表的二端对测试方法，其特征是：步骤1)中，将两根同轴电缆L1、L2的一端分别与同轴电缆插头(2、4)相连，另一端与连接器(5)的母头相连；将连接器(5)的公头分别连接第一测试夹(6)和第二测试夹(7)的一端，与第一测试夹(6)另一端连接的一根测试线连接同轴电缆L1的内芯线，另一根测试线连接同轴电缆L2的内芯线；与第二测试夹(7)另一端连接的一根测试线连接同轴电缆L1的屏蔽层，另一根测试线连接同轴电缆L2的屏蔽层。

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