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摘 要

本文主要介绍了一种利用四端电阻法结合仪表放大器测量毫欧级电阻的方法。基于欧姆定律的伏安法和惠斯通电桥法是我们平时比较熟悉和会运用的测电阻的方法。但在一些高精尖领域如航空或者汽车系统等方面时，出现的待测电阻值很小乃至出现毫欧级时，以上方法均不适用，而本文则采用四端电阻法测电阻从而解决了该问题。毫欧级电阻测量仪基于四端电阻法测量、运算放大器进行信号调理放大来设计电路。实验结果表明该四端法毫欧姆测量仪的测量范围在0.001Ω一0.2000Ω、分辨率为1mΩ，简单适用且成本低。

关键词：毫欧姆电阻 四端法 运算放大器 信号调理

Design and Application of Milliehm Resistance Meter

Abstract

This paper mainly introduces a method of measuring milli-level resistance by using four-terminal resistance method combined with instrumentation amplifier. We are familiar with the measurement of resistance method is the use of Ohm's law of the voltammetry, or Wheatstone bridge test resistance. But in some high-tech areas such as aviation or automotive systems, etc., the measured resistance is small and even appear when the milli-European level, the above methods are not applicable, and this article is a four-terminal resistance method to solve the resistance The problem. The milli-level resistance meter is based on a four-terminal resistance method, and the op amp performs signal conditioning amplification to design the circuit. The experimental results show that the four-terminal milli-ohm meter has a measuring range of 0.001Ω to 0.2000Ω with a resolution of 1mΩ, which is simple and low cost.

Key Words: Milliehm resistance; Four-ended method; Operational Amplifier; Signal conditioning

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………II

第一章 引言………………………………………………………………………1

1.1 电阻测量的方法及原理……………………………………………………1

1.1.1 伏安法测电阻法……………………………………………………1

1.1.2 替代法………………………………………………………………1

1.1.3惠斯通电桥测电阻法………………………………………………1

1.1.4双臂电桥测电阻法…………………………………………………2

1.2 研究测量毫欧级电阻的目的和意义………………………………………3

第二章 毫欧电阻测量仪的设计原理…………………………………………5

2.1四端法测量原理………………………………………………………5

2.2信号放大调理路………………………………………………………6

2.2.1运算放大器原理……………………………………………………6

2.2.2 调零电路……………………………………………………………8

2.3 相关电路元件的选型选择…………………………………………………9

2.3.1仪表放大器的选择……………………………………………9

2.3.2 OP07的应用与介绍……………………………………………12

2.3.3 TL431 精密基准稳压器……………………………………………13

第三章 毫欧电阻测量仪的参数设计………………………………………17

3.1毫欧电阻测量仪电路的简略框图……………………………………17

3.2 电路的各部分参数设计………………………………………………17

3.2.1 测试仪使用的电源…………………………………………………18

3.2.2 恒流源………………………………………………………………18

3.2.3放大调理…………………………………………………18

3.2.4 四位半数字万用表的显示………………………………………19

3.3 调试结果…………………………………………………………19

结语………………………………………………………………………………20

参考文献…………………………………………………………………………21

致谢………………………………………………………………………………23

1. 引言

1.1 电阻测量的方法及原理

1.1.1 伏安法测电阻法

用伏安法可以测量中等大小阻值的电阻并且操作也非常容易。通常我们采用电压表并联和电流表串联的方法来测量待测电阻的阻值，这是基于欧姆定律：R=U/I所采用的方法。伏安法是指使用电流表测量出通过待测电阻的电流，然后利用欧姆定律公式即可计算出待测电阻阻值的大小。伏安法有电流表内接和电流表外接两种方法。

电流表外接时，适合测量电阻值比较小的电阻。因为此时电压表准确，电流和电阻成反比，电压表内阻远大于待测电阻，电流表测得的电流可以近似看成是通过待测电阻的电流；

电流表内接时，适合测量电阻值比较大的电阻。因为此时电流表准确，此时电压和电阻成正比，待测电阻的阻值远大于电流表的内阻，此时电压表显示的电压可以近似看成就是待测电阻两端的电压。

伏安法虽然不够精确但是操作方便简单所以我们经常使用到。这是最基本的测电阻的方法。

1.1.2 替代法

替代法顾名思义就是用等效的方法来测量电阻，既可以是电压等效，也可以是电流等效。这里简要的介绍一下替代法测电阻的思路。

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