能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种结构简单、测量效率高且精密高的能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置。本发明专利技术微处理器控制板（1）、信号处理板（2）和通道切换电路板（3），微处理器控制板（1）与信号处理板（2）之间通过隔离耦合的方式连接，微处理器控制板（1）设置有信号源（11）、MCU（12）和系统电源（13），系统电源（13）为整个装置供电，信号处理板（2）上装置有DC信号源转换模块（22）、信号匹配通道切换模块（23）、信号增益调整放大电路（24）和ADC模数转换模块（25），从外围的信号源隔离耦合进入的AC激励信号以及DC信号源转换模块均与信号匹配通道切换模块连接。本发明专利技术可应用于测试领域。

【技术实现步骤摘要】
能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置
本专利技术涉及测试领域，尤其涉及一种用于测量具备低耐压（工作电压＜5V）特性且阻抗范围达到50MΩ到100TΩ（50×106～100×1012欧姆）的精密器件的能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置。
技术介绍
现有技术中，阻抗测量基本都是采用静电计、SMU、皮安计+电压源、高阻计等方法。静电计的测量方式需要配置电压源或电流源，所以高阻的精密测试都是使用外接一台电压源（源表）加静电计或是皮安计的方法实现，从而获得测量电压或电流，使用欧姆定律最终计算出阻值。目前在测量超高电阻，采用较多的方法是图1、图2，使用源表（电压源、电流源）和静电计的仪表测试方法，可以直接获得测试值。以图1、图2所示测试方法为通用的静电计(静电电压表)、高阻计仪器仪表实现的高电阻测量，它们的特点是静电计(静电电压表)和激励源(电压源或电流源)是分开的两部分。另外市面上较为流行的高阻测量仪器，型号为B2985A等仪器设备，将源表和静电计综合在一台仪器中，然后通过仪表专用配套适配器连接测量高阻，直接可以在仪表面板上读取测试值，不用再另外计算。但现有技术的缺点是，测量＞GΩ的高阻时，因为噪声和干扰等因素的存在，仪器要求的稳定时间比较长，当测量未知阻抗器件时，就会存在信号源（电压源、电流源）档位参数设置调整，档位的每一次切换都会伴随很长的稳定时间，这样就会降低测量的效率，尤其是在批量生产的自动化装备中，这个劣势会更加明显；另外仪表固有的标准化特征降低了测试的灵活性，很难实现测量设备的嵌入式开发应用；使得应用成本增高局限性增大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、测量效率高且精密高的能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置。本专利技术所采用的技术方案是，该装置包括微处理器控制板、信号处理板和通道切换电路板，所述微处理器控制板与所述信号处理板之间通过隔离耦合的方式连接，所述微处理器控制板设置有信号源、MCU和系统电源，所述系统电源为整个装置供电，所述信号处理板上装置有DC信号源转换模块、信号匹配通道切换模块、信号增益调整放大电路和ADC模数转换模块，所述DC信号源转换模块与所述信号匹配通道切换模块连接，所述信号匹配通道切换模块输出信号到所述通道切换电路板，所述信号增益调整放大电路和所述ADC模数转换模块依次连接，所述信号增益调整放大电路对通道切换电路板输出的取样信号进行增益调整放大，所述ADC模数转换模块将信号通过隔离耦合的方式输出到所述微处理器控制板上，所述通道切换电路板包括含有多档位的分流取样电阻、多档电阻选择开关和第二仪表运放器，待测产品设置在所述通道切换电路板上并通过所述多档电阻选择开关与所述分流取样电阻相连接。所述微处理器控制板与所述信号处理板之间通过正弦信号隔离装置、SPI隔离装置和端口隔离装置分别实现模拟信号隔离、数字信号隔离和控制信号隔离。所述DC信号源转换模块采用DAC数模转换模块对直流输出进行设定，所述DC信号源转换模块还包括基准电源、高精分压器及通道切换器，所述基准电源与所述高精分压器连接，所述高精分压器的输出端与所述通道切换器连接，所述通道切换器输出两路，一路为直流正电压输出，一路为直流负电压输出，该两路输出通过第四继电器切换后输入到所述通道切换电路板。所述信号匹配通道切换模块包括第三继电器、第四继电器以及设置在所述通道切换电路板上的第一电子开关和第二电子开关，所述第一电子开关和所述第二电子开关对输入的交流信号、直流正压信号和直流负压信号进行选择切换。所述信号增益调整放大电路包括由第十一仪表放大器和第十三仪表放大器组成的取样信号增益放大电路和由第十七仪表放大器和电压比较器组成的放大增益比较判断电路。所述ADC模数转换模块为采集器。所述分流取样电阻分为四个档位，分别为Rs1=100MΩ，Rs2=1GΩ，Rs3=100GΩ，Rs4=1TΩ。在所述第二仪表运放器的负输入极与所述待测产品的非接低端之间还设置有保护环，所述待测产品的外围设置有电磁屏蔽盒。所述系统电源由UD1～UD6六块电源芯片组成。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术能够自动设置测量50MΩ～100TΩ以内的高阻抗、低耐压的部件、材料。与现有技术相比，可以使用低电压源测量获得精度更高、测量速度更快、抗干扰能力更强的优势。并且本专利技术方法的硬件实现体积小、成本低，所以本专利技术测量方法设计做出来的设备，体积小，易于实现此类高阻材料在量化生产时的高精度准确测试，也适用于产品研发阶段的验证测试。附图说明图1是现有技术中采用静电计和外部电压源进行高阻测量的简易原理图；图2是现有技术中采用静电计和外部电流源进行高阻测量的简易原理图；图3是本专利技术的简易系统结构框图；图4是本专利技术的等效电路原理简图；图5是图3的系统结构框图的电路原理图；图6是所述正弦信号隔离装置的电路原理图；图7是所述SPI隔离装置的电路原理图；图8是所述端口隔离装置的电路原理图；图9是所述ADC模数转换模块的电路原理图；图10是所述DC信号源转换模块的电路原理图；图11是所述基准电源和高精分压器的电路原理图；图12是所述通道切换器的电路原理图；图13是所述第一电子开关的电路原理图；图14是所述第二电子开关的电路原理图；图15是所述信号增益调整放大电路的电路原理图；图16是所述通道切换电路板的电路原理图；图17是所述系统电源第一部分的电路原理图；图18是所述系统电源第二部分的电路原理图；图19是所述系统电源第三部分的电路原理图；图20是所述系统电源第四部分的电路原理图；图21是所述系统电源第五部分的电路原理图；图22是所述系统电源第六部分的电路原理图；图23是所述电磁屏蔽盒的电路原理图。具体实施方式如图3-5所示，本专利技术所述装置包括微处理器控制板1、信号处理板2和通道切换电路板3，所述微处理器控制板1与所述信号处理板2之间通过隔离耦合的方式连接，所述微处理器控制板1设置有信号源11、MCU12和系统电源13，所述系统电源13为整个装置供电。在本实施例中，MCU12的型号为STM32F103ZET6。所述信号处理板2上装置有DC信号源转换模块22、信号匹配通道切换模块23、信号增益调整放大电路24和ADC模数转换模块25，所述DC信号源转换模块22与所述信号匹配通道切换模块23连接，从外围的信号源11隔离耦合进入的AC激励信号21也与所述信号匹配通道切换模块23连接，所述信号匹配通道切换模块23输出信号到所述通道切换电路板3，所述信号增益调整放大电路24和所述ADC模数转换模块25依次连接，为了滤波，在所述信号增益调整放大电路24和所述ADC模数转换模块25之间还设置有带通滤波器26，该带通滤波器的芯片型号为AD8422BRMZ。所述信号增益调整放大电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置，其特征在于：该装置包括微处理器控制板（1）、信号处理板（2）和通道切换电路板（3），所述微处理器控制板（1）与所述信号处理板（2）之间通过隔离耦合的方式连接，所述微处理器控制板（1）设置有信号源（11）、MCU（12）和系统电源（13），所述系统电源（13）为整个装置供电，所述信号处理板（2）上装置有DC信号源转换模块（22）、信号匹配通道切换模块（23）、信号增益调整放大电路（24）和ADC模数转换模块（25），所述DC信号源转换模块（22）与所述信号匹配通道切换模块（23）连接，所述信号匹配通道切换模块（23）输出信号到所述通道切换电路板（3），所述信号增益调整放大电路（24）和所述ADC模数转换模块（25）依次连接，所述信号增益调整放大电路（24）对通道切换电路板（3）输出的取样信号进行增益调整放大，所述ADC模数转换模块（25）将信号通过隔离耦合的方式输出到所述微处理器控制板（1）上，所述通道切换电路板（3）包括含有多档位的分流取样电阻（Rs）、多档电阻选择开关（UK1）和第二仪表运放器（U2），待测产品（Rx）设置在所述通道切换电路板（3）上并通过所述多档电阻选择开关（UK1）与所述分流取样电阻（Rs）相连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置，其特征在于：该装置包括微处理器控制板（1）、信号处理板（2）和通道切换电路板（3），所述微处理器控制板（1）与所述信号处理板（2）之间通过隔离耦合的方式连接，所述微处理器控制板（1）设置有信号源（11）、MCU（12）和系统电源（13），所述系统电源（13）为整个装置供电，所述信号处理板（2）上装置有DC信号源转换模块（22）、信号匹配通道切换模块（23）、信号增益调整放大电路（24）和ADC模数转换模块（25），所述DC信号源转换模块（22）与所述信号匹配通道切换模块（23）连接，所述信号匹配通道切换模块（23）输出信号到所述通道切换电路板（3），所述信号增益调整放大电路（24）和所述ADC模数转换模块（25）依次连接，所述信号增益调整放大电路（24）对通道切换电路板（3）输出的取样信号进行增益调整放大，所述ADC模数转换模块（25）将信号通过隔离耦合的方式输出到所述微处理器控制板（1）上，所述通道切换电路板（3）包括含有多档位的分流取样电阻（Rs）、多档电阻选择开关（UK1）和第二仪表运放器（U2），待测产品（Rx）设置在所述通道切换电路板（3）上并通过所述多档电阻选择开关（UK1）与所述分流取样电阻（Rs）相连接。


2.根据权利要求1所述的能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置，其特征在于：所述微处理器控制板（1）与所述信号处理板（2）之间通过正弦信号隔离装置（U18）、SPI隔离装置（U9）和端口隔离装置（U16）分别实现模拟信号隔离、数字信号隔离和控制信号隔离。


3.根据权利要求1所述的能实现自动调整宽测量范围的高阻测量装置，其特征在于：所述DC信号源转换模块（22）采用DAC数模转换模块（U10）对直流输出进行设定，所述DC信号源转换模块（22）还包括基准电源（U22）、高精分压器（U21）及通道切换器（U15），所述基准电源（U22）与所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海来，孔祥儒，康明勇，
申请(专利权)人：珠海市运泰利自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44