高压脉冲法测量微电阻

李清，姜学军

（沈阳理工大学，辽宁沈阳110159）



高压脉冲法测量微电阻

李清，姜学军

（沈阳理工大学，辽宁沈阳110159）

通常情况下通过加电流测电压的方法进行电阻测量，但是测试电流过大会改变被测电阻的阻值，有些情况下甚至会对被测电阻造成不可恢复的损害。本设计采用高压脉冲放电技术测量，利用瞬间击穿电压产生的波形分析并计算微电阻阻值，可以有效地避免对被测电阻造成的损害。

高压脉冲；微电阻；测量

引言

在工程实践中经常会遇到对某些微小电阻进行测量以检测设备的质量与性能的情况。比如检测变压器绕组的接触电阻，当接触电阻为100Ω，流过的电流为100 A时，其损耗的功率会高达10W。微电阻的测量还用在众多工业领域。一般的测量工具，如普通的万用表其测量精度对于10Ω～100MΩ的电阻来说还是可以的，但用它测1Ω以下的电阻效果就很不理想。对于微电阻测量，是不能容忍这样的误差的。所以，微电阻测量的设计一定要充分考虑导线电阻和接触电阻。被测电阻发热的问题通常可以通过采用脉冲电流或减小测试电流的方式得到合理解决。

1　高压脉冲技术

高压脉冲技术是一种新兴的技术，其工作原理是在时间维度上对脉冲能量进行压缩。大电流、高功率、高电压的脉冲放电研究中都用到这个原理［1］。目前正在逐步向采矿、医疗、环保等众多民用工业领域不断发展［2］。本实验微电阻测量的具体实现设备为MARX发生器，它主要包括电容器、隔离电感和火花隙开关、隔离气室及放置绝缘模块和不锈钢外壳三部分。下图为其具体的工作电路：1）A侧为负、B侧为正时，二极管D1处于导通状态、二极管D2处于截止状态，定义为负半周。电源经二极管D1向电容器C1进行充电，理论上不考虑干扰因素时，该半周内，二极管D1可视为短路，将电容器C1充电到Vm，对应的电流路径及电容器C1的电路图如图1-1所示。2）A侧为正、B侧为负时，二极管D1处于截止状态、二极管D2处于导通状态，电源经电容器C1、二极管D1向电容器C2进行充电，这时电容器C1的Vm加上二次侧的Vm使电容器C2充电至最高值2 Vm，对应的电流路径及电容器C2的电路图如图1-2所示。

图1　电容器电路图

由于不可忽略的干扰电容器C2的电压实际上无法在一个半周内即充到2 Vm，只有在连续几周充电后才会渐渐趋近于2 Vm，下面的电路说明同样做这样的假设以方便解释说明。当没有变压器的电源供应器中使用半波倍压器时，需要给电容器C1串联一个限流电阻，目的是保护二极管不受刚开始充电时电源的涌流损害。当在倍压器的输出并联有一个负载的话，电容器C2上的电压会在输入处负的半周内降低，在正半周内被充到2 Vm。

2　微电阻测量

微电阻测量原理如下：电容器长时间充电，把电能储存在电容器中，然后使电容器短时间放电，使负载得到很大的功率。实验装置包括两部分：一是由变压器、调压器、整流器、限流电阻和储能电容组成的充电电路；一是由储能电容，隔离间隙，传输线和负载组成的放电回路［3］。

2.1高压脉冲测量微电阻

标注数据说明：T为电流和电压的周期时间；t为电流和电压波分差。t1为电压峰值左过零时间；t2为电流峰值左过零时间；t3为电压峰值；T4为电流峰值；t5为电压峰值右过零点时间；t6为电流峰值右过零点时间；t7为下一周期电压峰值左过零时间；t8为下一周期电流峰值左过零时间；

波形处理：如图2浅色波形为电压波形，深色波形为电流波形，它们都带明显的毛刺儿，其主频为250 kHz，用ORIGIN软件进行500 kHz低通滤波处理，得到平滑的波形。然后提取其每个周期电压电流峰值，峰值时间及过零时间，如图2所标注的特征点。

图2　检测实验所得波形

2.2仿真结果

用MATLAB仿真软件仿真设置对应参数后，仿真结果显示所测微电阻为4.05μΩ。

3　结语

实测夹具引起的最大电阻值18.734 1μΩ，最小电阻值13.619 6μΩ，平均值16.613 6μΩ；仿真计算得到夹具等其他电阻约4.054 9μΩ；焊缝电阻最大约18.734 1μΩ-4.054 9μΩ=14.679 2μΩ，最小约13.619 6μΩ-4.054 9μΩ=9.564 7μΩ，平均值约16.613 6μΩ-4.054 9μΩ=12.558 7μΩ。焊缝电阻值在12.558 7μΩ到9.564 7μΩ之间。

［1］邓漫龄.ARM嵌入式Linux系统的研究与实现［D］.北京：北京邮电大学，2009.

［2］刘卫.基于ARM架构的嵌入式系统开发平台设计和应用研究［D］.长沙：湖南大学，2008.

［3］徐学奎.微电阻直流双电桥测量方法研究［J］.电子质量，2006（8）: 5-7.

（编辑：王璐）

High Voltage Pulse Measurement Microresistivity

Li Qing，Jiang Xuejun
（Shenyang Ligong University，Shenyang Liaoning 110159）

Through the method of voltage and current measuring resistance measurements were performed，the test current congress to change the resistance value of a resistance to be measured and in some cases even cause unrecoverable damage resistance to be measured.This design by high voltage pulsed discharge measurement technology，produced by the instantaneous breakdown voltage waveform analysis and calculation of the micro resistance，can do it well.

High voltage pulse，Micro resistance measuring

TM934

A

2095-0748（2015）23-0078-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.23.35

2015-10-29

李清（1990—），女，山西榆社人，在读研究生，就读于沈阳理工大学计算机系统结构专业。