TW201835581A

TW201835581A - 電阻量測系統及電阻量測裝置

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Publication number: TW201835581A
Application number: TW106109084A
Authority: TW
Inventors: 陳仁和; 李崇智; 苟崴第; 王皓冀
Original assignee: 上海騏宏電驅動科技有限公司
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2018-10-01
Also published as: TWI658279B

Abstract

一種電阻量測裝置包含一電流偵測器、串聯的一標準電阻及一探針及一信號處理單元。電流偵測器用以偵測該輸入電流，以產生一正比該輸入電流大小的量測電流值。串聯的一標準電阻及一探針總成用以供該輸入電流流過，該標準電阻根據該輸入電流產生一標準電壓，該探針總成用以固定該待測金屬物件，且受控制以依序量測該待測金屬物件的每一待測區，以產生一對應每一待測區的量測電壓。信號處理單元接收來自該電流偵測器的該量測電流值、來自該標準電阻的該標準電壓及來自該探針總成的該量測電壓，且記錄該標準電阻的一標準電阻值，並根據該標準電阻值、該標準電壓及該量測電壓進行運算，以產生一指示每一待測區的量測電阻值。

Description

電阻量測系統及電阻量測裝置

本發明是有關於一種量測系統，特別是指一種應用於採用焊接、燒結、鎔鑄等加工方式形成的金屬物件的電阻量測系統。

現有採用焊接、燒結、鎔鑄等加工方式形成的金屬物件，若加工不良例如焊點缺陷、砂孔或氣孔，即會產生額外的接觸電阻，由於其電阻極低一般僅為一歐姆以下，甚至為數微毆姆 (mΩ)，一般三用電表無法準確量測。因此，如何檢測出因加工不良所產生的微小電阻是目前的研究方向。

因此，本發明之目的，即在提供一種解決上述問題的電阻量測系統。

於是，本發明該電阻量測系統包含一供應電源及一電阻量測裝置。

供應電源具有一第一端及一第二端，且用以提供一輸入電流。

電阻量測裝置電連接該供應電源，且包括一電流偵測器、串聯的一標準電阻及一探針總成及一信號處理單元。

電流偵測器用以偵測該輸入電流，以產生一正比該輸入電流大小的量測電流值。串聯的一標準電阻及一探針總成，電連接於該供應電源的第一端與第二端之間，用以供該輸入電流流過。該標準電阻根據該輸入電流產生一標準電壓，該標準電阻具有一電連接該供應電源的第一端以接收該輸入電流的第一端及第二端。該探針總成用以固定該待測金屬物件，且受控制以依序量測該待測金屬物件的每一待測區，以產生一對應每一待測區的量測電壓。

信號處理單元電連接該電流偵測器、該標準電阻與該探針總成，以接收來自該電流偵測器的該量測電流值、來自該標準電阻的該標準電壓及來自該探針總成的該量測電壓，且記錄該標準電阻的一標準電阻值，並根據該標準電阻值、該標準電壓及該量測電壓進行運算，以產生一指示每一待測區的量測電阻值。

本發明之功效在於：精確量測待測金屬物件的微小電阻。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明電阻量測系統之一實施例，適用於一待測金屬物件1，該待測金屬物件1具有多個並聯的待測區，如圖2所示，該待測金屬物件1的結構由許多支導電棒13與上下兩短路環10、11組成，在製程中若導電棒13與短路環10、11接合不良，例如焊接缺損、砂孔或氣孔則其介面就會多出額外電阻，該電阻量測系統包含一供應電源VS及一電阻量測裝置2。

供應電源VS具有一第一端21及一第二端22，且用以提供一輸入電流。

電阻量測裝置2電連接該供應電源VS，且包括一電流偵測器7、串聯的一標準電阻3及一探針總成4、一信號處理單元5及一溫度量測器6。

電流偵測器7用以偵測該輸入電流，以產生一正比該輸入電流大小的量測電流值。串聯的一標準電阻3及一探針總成4，電連接於該供應電源VS的第一端21與第二端22之間，用以供該輸入電流流過。該標準電阻3根據該輸入電流產生一標準電壓，該標準電阻3具有一電連接該供應電源VS的第一端以接收該輸入電流的第一端31及第二端32。

該探針總成4用以固定該待測金屬物件1，且受控制以依序量測該待測金屬物件1的每一待測區，以產生一對應每一待測區的量測電壓。該探針總成4包括一第一夾治具41、一第二夾治具42及一控制單元43。

第一夾治具41具有多個第一探針71及一開關陣列61，該多個第一探針71分別對應該多個待測區，如圖3所示，該開關陣列61具有一電連接該標準電阻3的第二端32的輸入端及多個分別電連接該多個第一探針的輸出端，且受控制以決定使該輸入端與該多個輸出端的其中之一呈導通，而能選擇要測試該多個待測區的哪一區。

第二夾治具42具有多個第二探針72，使該待測金屬物件1設置於該第一夾治具41的該多個第一探針71與該第二夾治具42的該多個第二探針72間。

控制單元43電連接該電源供應器21與該電流偵測器7間，用以控制電流輸出。

信號處理單元5電連接該電流偵測器2、該標準電阻3與該探針總成4，以接收來自該電流偵測器2的該量測電流值、來自該標準電阻3的該標準電壓及來自該探針總成4的該量測電壓，且記錄該標準電阻3的一標準電阻值，並根據該標準電阻值、該標準電壓及該量測電壓進行運算，以產生一指示每一待測區的量測電阻值。信號處理單元5根據該量測電流值來判斷輸入電流是否足夠大。其中，每一待測區的量測電阻值如下式：

R*/Rs=V2/V1

其中，參數R*為該量測電阻值，參數Rs為該標準電阻值，參數V2為該量測電壓，參數V1為該標準電壓。

如圖4所示，現將某一定數量導電棒視為同一群體並聯於上下兩短路環上。此時控制單元43使供應電源VS提供輸入電流，由於輸入電流必定走最短路徑，因此所量到的量測電壓可視為該群組導電棒與短路環之總接觸電阻所造成。如圖3所示，依序控制探頭總成輸出，即可完成電阻量測，開關陣列61的多個開關分別由信號處理單元5的微處理器MCU控制導通與不導通，使輸入電流流經不同區域之探針，不同區域之探針則與不同區域的待測電阻相連。

溫度量測器6電連接該信號產生器5，且連貼於該待測金屬物件1，用以量測該待測金屬物件1以產生一溫度量測值，並將該溫度量測值輸出到該信號產生器5，並根據該溫度量測值補償該標準電阻值。溫度補償後的該標準電阻值如下式：

Rst=Rst0×T/T₀

其中，參數Rst為溫度補償後的該標準電阻值，參數T為該溫度量測值，參數T₀ 為一預設溫度，參數Rst0為在該預設溫度的該標準電阻值。

如圖5所示，該信號處理單元5包括一電壓選擇器51、一差分放大器52，及一微控制器（MCU）53。

該電壓選擇器51接收該標準電壓△V1及對應多個不同待測區的量測電壓△V2₁ ~△V2_N ，且受控制選擇該標準電壓與該多個量測電壓（△V2₁ ~△V2_N ）的其中之一輸出以作為一選擇電壓。在本實施例中，該電壓選擇器51是一開關陣列（switch array）。如圖6所示，為電壓選擇器51與差分放大器52的連接方式。

該差分放大器52電連接該電壓選擇器51以接收該選擇電壓，並將該選擇電壓進行增益放大後輸出。

參閱圖1及圖4，該微控制器53記錄該標準電阻3的一電阻值，且電連接該第一夾治具41的該開關陣列61、該電壓選擇器51及該差分放大器52，以控制該電壓選擇器51選擇該標準電壓與該多個量測電壓的其中之一輸出以作為該選擇電壓，且接收該放大後的選擇電壓。在此進一步說明，在本實施例中，標準電壓更可定義為△V1n，n=1~N，△V1n表示在n個不同時間點所量測到的標準電壓。該量測電壓更可定義為△V2n，n=1~N，△V2n表示在該待測金屬物件1的n個不同待測區所量測到的量測電壓。也就是每一待測區的量測電阻值R*/Rs=(K×△V2n)/ (K×△V1n)。參數K為差分放大器的增益。

綜上所述，上述實施例具有以下優點：可檢測出兩短路環與導電棒間之微小電阻值，以作為該待測金屬物件1的性能測試依據，且只要輸入電流足夠大（信雜比一般需20dB以上，若輸入電流太小，使量測到的信雜比太低時將會影響量測準度）使得壓降的誤差在控制範圍時，待測金屬物件1的電阻與輸入電流無關。使用同一差分放大器52，當取樣點夠多時，其誤差可忽略，也就是V=Vo+Vn ，V為量測值， Vo為真實值， Vn為雜訊，假設雜訊為隨機平均分布，則當測量N 次平均後V=Vo+Vn/N，只要N過大(數十以上)，誤差可降低至可忽略，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

VS‧‧‧供應電源

1‧‧‧待測金屬物件

10、11‧‧‧短路環

13‧‧‧導電棒

2‧‧‧電阻量測裝置

3‧‧‧標準電阻

31‧‧‧第一端

32‧‧‧第二端

4‧‧‧探針總成

41‧‧‧第一夾治具

61‧‧‧開關陣列

71‧‧‧第一探針

42‧‧‧第二夾治具

72‧‧‧第二探針

43‧‧‧開關

5‧‧‧信號處理單元

51‧‧‧電壓選擇器

52‧‧‧差分放大器

53‧‧‧微控制器

6‧‧‧溫度量測器

7‧‧‧電流偵測器

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明電阻量測系統之一實施例的一電路圖；圖2是該實施例的該待測金屬物件的一結構圖；圖3是該實施例的第一夾治具的開關陣列的一電路圖；圖4是該實施例的一電阻示意圖；圖5是該實施例的一信號處理單元的一電路圖；及圖6是該實施例的電壓選擇器與差分放大器的一電路圖。

Claims

一種電阻量測系統，適用於一待測金屬物件，該待測金屬物件具有多個並聯的待測區，且包含：一供應電源，具有一第一端及一第二端，且用以提供一輸入電流；一電阻量測裝置，電連接該供應電源，且包括一電流偵測器，用以偵測該輸入電流，以產生一正比該輸入電流大小的量測電流值，串聯的一標準電阻及一探針總成，電連接於該供應電源的第一端與第二端之間，用以供該輸入電流流過，該標準電阻根據該輸入電流產生一標準電壓，該探針總成用以固定該待測金屬物件，且受控制以依序量測該待測金屬物件的每一待測區，以產生一對應每一待測區的量測電壓，一信號處理單元，電連接該電流偵測器、該標準電阻與該探針總成，以接收來自該電流偵測器的該量測電流值、來自該標準電阻的該標準電壓及來自該探針總成的該量測電壓，且記錄該標準電阻的一標準電阻值，並根據該標準電阻值、該標準電壓及該量測電壓進行運算，以產生一指示每一待測區的量測電阻值。
如請求項1所述的電阻量測系統，其中，該標準電阻具有一電連接該供應電源的第一端以接收該輸入電流的第一端及第二端，該探針總成包括：一第一夾治具，具有多個第一探針及一開關陣列，該多個第一探針分別對應該多個待測區，該開關陣列具有一電連接該標準電阻的第二端的輸入端及多個分別電連接該多個第一探針的輸出端，且受控制以決定使該輸入端與該多個輸出端的其中之一呈導通，一第二夾治具，具有多個第二探針，使該待測金屬物件設置於該第一夾治具的該多個第一探針與該第二夾治具的該多個第二探針間。
如請求項1所述的電阻量測系統，更包括：一溫度量測器，電連接該信號產生器，且連貼於該待測金屬物件，用以量測該待測金屬物件以產生一溫度量測值，並將該溫度量測值輸出到該信號產生器，並根據該溫度量測值補償該標準電阻值。
如請求項1所述的電阻量測系統，其中，溫度補償後的該標準電阻值如下： Rst=Rst0×T/T₀ 其中，參數Rst為溫度補償後的該標準電阻值，參數T為該溫度量測值，參數T₀ 為一預設溫度，參數Rst0為在該預設溫度的該標準電阻值。
如請求項1所述的電阻量測系統，其中，每一待測區的量測電阻值如下： R*/Rs=V2/V1 其中，參數R*為該量測電阻值，參數Rs為該標準電阻值，參數V2為該量測電壓，參數V1為該標準電壓。
一種電阻量測裝置，適用於一待測金屬物件，該待測金屬物件具有多個並聯的待測區，該電阻量測裝置電連接一供應電源，該供應電源具有一第一端及一第二端，且用以提供一輸入電流，且該電阻量測裝置包含：一電流偵測器，用以偵測該輸入電流，以產生一正比該輸入電流大小的量測電流值，串聯的一標準電阻及一探針總成，電連接於該供應電源的第一端與第二端之間，用以供該輸入電流流過，該標準電阻根據該輸入電流產生一標準電壓，該探針總成用以固定該待測金屬物件，且受控制以依序量測該待測金屬物件的每一待測區，以產生一對應每一待測區的量測電壓，一信號處理單元，電連接該電流偵測器、該標準電阻與該探針總成，以接收來自該電流偵測器的該量測電流值、來自該標準電阻的該標準電壓及來自該探針總成的該量測電壓，且記錄該標準電阻的一標準電阻值，並根據該標準電阻值、該標準電壓及該量測電壓進行運算，以產生一指示每一待測區的量測電阻值。
如請求項6所述的電阻量測裝置，其中，該標準電阻具有一電連接該供應電源的第一端以接收該輸入電流的第一端及第二端，該探針總成包括：一第一夾治具，具有多個第一探針及一開關陣列，該多個第一探針分別對應該多個待測區，該開關陣列具有一電連接該標準電阻的第二端的輸入端及多個分別電連接該多個第一探針的輸出端，且受控制以決定使該輸入端與該多個輸出端的其中之一呈導通，一第二夾治具，具有多個第二探針，使該待測金屬物件設置於該第一夾治具的該多個第一探針與該第二夾治具的該多個第二探針間。
如請求項7所述的電阻量測裝置，更包括：一溫度量測器，電連接該信號產生器，且連貼於該待測金屬物件，用以量測該待測金屬物件以產生一溫度量測值，並將該溫度量測值輸出到該信號產生器，並根據該溫度量測值補償該標準電阻值。
如請求項8所述的電阻量測系統，其中，溫度補償後的該標準電阻值如下： Rst=Rst0×T/T₀ 其中，參數Rst為溫度補償後的該標準電阻值，參數T為該溫度量測值，參數T₀ 為一預設溫度，參數Rst0為在該預設溫度的該標準電阻值。
如請求項7所述的電阻量測裝置，其中，每一待測區的量測電阻值如下： R*/Rs=V2/V1 其中，參數R*為該量測電阻值，參數Rs為該標準電阻值，參數V2為該量測電壓，參數V1為該標準電壓。