电阻在线测试的新方法

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电阻在线测试的新方法 [复制链接]

电阻在线测试的新方法* 沈达逊　田成凤 (华中理工大学　武汉　430074) 　　摘要　电阻在线测试一般采用“隔离”技术。本文提出一种采用电阻网络变换原理的电阻在线测试新方法。从设计思路、测试原理、实测数据和误差分析等方面论述该方法的可行性。 　　关键词　隔离　在线测试　电阻 0　引　言 　　电阻在线测试是指检测已焊接装上电阻的印刷电路板，在不断开电阻的情况下进行的测试。在线测试技术的研究是电子产品质量检验的一个重要手段，是一种新颖的电子测量技术，在科研和生产的许多领域中都具有重要的实用价值。 　　电阻在线测试一般采用所谓隔离技术［1、2、4］，即用输出阻抗很小的直流电压源和运算放大器在理想时的虚短特性实现被测电阻周围两个旁路等效电阻的隔离；但电压源的输出阻抗不可能为零，运算放大器的开环电压放大倍数也不可能为无穷大，于是就导致了这种在线测试方法存在一定的原理性误差。隔离技术中提出的“四线测量”和“六线测量”方式，虽然可以提高测试准确度，拓宽测试范围，但测试线路复杂，构成的系统成本很高，而且测试夹具又容易挠曲等缺点。本文提出的电阻在线测试新方法是利用电阻网络的变换原理，其测试原理新颖，方法简单易行，系统成本低，测量准确度高，测试范围宽；该方法不仅适于大面积印刷板的电阻在线自动测试，而且也适于一般电子线路及电子仪器的维修。 1　设计思路和测试原理 　　电阻在线测试技术中，与被测电阻的有关电路应该能化简为三角形网络结构［2］。(图1)三角形电路的三个臂分别为被测电阻Rx和两个旁路等效电阻Ra，Rb组成。图中C点为印刷电路板上选定的点。设RAB、RAC、RBC分别表示三角形电路AB、AC、BC两端的等效电阻；RAB、RAC、RBC与Rx，Ra，Rb的关系式为 　　　　 　　众所周知，通过星—三角变换，知道了星形电阻就可以求得三角形电阻，而星形电阻又很容易由已知等效电阻RAB、RAC、RBC求出，这就是新的电阻在线测试方法的设计思路。

图1　三角形结构 　　　　图2　星形电阻与三角形电阻电路

图3　复杂网络采取的措施 　　图2为电阻星形联接和三角形联接。由星形电阻电路可得以下关系式 　　　　　　　　 由式(2)可求得 　　　　　　　　 由星形电阻电路和三角形电阻电路互换关系可得到 　　　　　　　　　　　　　　　(4) 将式(3)代入式(4)中，整理后即可得到被测电阻Rx的表达式 　　　 　　由式(5)可知，新的电阻在线测试方法是用欧姆表分别测出三角形电阻网络的等效电阻值RAB，RAC，RBC，然后代入式(5)运算，即可以获得被测电阻Rx的实际电阻值。 2　具体实施 　　实现电阻在线测试的前提条件是与被测电阻Rx有关的等效电路应化简为三角形电阻网络，这对于本文提出的测试方法还是采用隔离技术的在线测试都是必须满足的，不然将会产生原理性误差。 　　电阻在线测试时，三角形电阻网络的C点选择很重要，文献［3］称C点为防护点。在实际测试时，防护点的个数可根据线路需要添加；防护点的运用往往能使一眼望去毫无办法的线路大为改变，其运用技巧却来自大量的实践及对测试线路的周密分析。 　　若与被测电阻Rx有关的网络是很复杂的，如图3所示电路。这时可对复杂网络1、2采取添加两根连接导线的办法来屏蔽其影响；图中连接导线为虚线表示。这样一个复杂的网络很快就化简成为简单的三角形网络结构。 　　对于串联电阻网络的电阻在线测试，可以直接应用本文提出的方法测试之；对C点可在串联电路内任意选定。 3　测试数据和误差分析 　　本文提出的测试方法用图4所示的桥式电路验正其原理的正确性和准确度。图中用连接导线将电桥电路的C、D点连接在一起，如图中虚线所示。这样整个电路就可以按三角形网络结构处理了。

图4　桥式测试电路 　　原理性实验中，被测电阻Rx以三种大小不同阻值的金属膜电阻器接在桥电路中，分别用本文提出的方法测试；测试的数据列于表1。实验中采用DT-930 4位数字万用表的电阻档(200Ω，2kΩ，20kΩ，200kΩ，2000kΩ共五档)测量被测电阻实际值Rx和RAB、RAC、RBC的阻值；该表电阻档的准确度为±(0.2%读数+1字)～±(0.5%读数+5字)。 　　　　　　　　　表　1

被测电阻实际值Rx(kΩ)	RAB(kΩ)	RAC(kΩ)	RBC(kΩ)	按式(5)计算电阻值R′x(kΩ)	相对误差(%)
0.0102	0.0102	0.2767	0.2832	0.01019	0.1
99.8	1.8862	0.3336	1.5630	100.19	-0.4
1508	1.9197	0.3345	1.5859	1518.29	-0.7

本文提出的电阻在线测试方法，由于未采用隔离技术，因此完全消除了由隔离两旁路等效电阻引起的测试误差。由式(5)可知，新的电阻在线测试方法的测试准确度取决于对RAB、RAC、RBC测量的误差和运算误差。要提高该方法的测试准确度关键是提高测试电阻的准确度。 　　通过大量印刷电路测试在线电阻表明，在一般的测试条件下，在线被测电阻在10Ω～2MΩ范围内，测试准确度优于1%。 参考文献 　　［1］　孙昌龄，电子测量技术，1988，(1)：7—10 　　［2］　陈朴，电测与仪表 1988.(11)：37—39 　　［3］　胡亦斌，电子测量技术，1981，(3)：29—33 　　［4］　Michael Smith.Genrad,New Electronics,1987,20 (11):23—24 A New Method of In-circuit Measurement of Resistance Shen,Da—xun　Tian,Cheng—feng (Huazhong Univ.of Sci.and Tech.　Wuhan　430074) 　　ABSTRACT：Isolating technique is usually used in in-circuit measurement of resistrance.This paper puts forward a new method of in-circuit resistance measurement based on conversion principle of the resistance network,and discusses the feasibility of the method from design,measuring principle,testing data and error analysis. 　　KEY WORDS：Isolating,In-circuit,Resistance.

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