基于LMS的微电阻测量仪设计

论文摘要

工程实践中需要对某些微小电阻进行测量以检测设备的质量与性能,而常用数字万用表是无法对其进行准确测量的。因此,本文针对微电阻测量提出了一整套的设计方案,并进行了科学仿真与测试。整个系统分为硬件系统和软件系统两部分。硬件系统主要由恒流源电路、信号处理电路、A/D与D/A转换电路、其他的外围电路以及电源电路组成；软件系统主要由初始化子程序、数据采集子程序、数据处理子程序以及相关中断子程序组成。本文在系统设计过程中,总结出制约仪器测量精度的关键问题,并提出相应的解决措施。采用四线法测量消除导线电阻；在对常用恒流源电路进行详细分析后,对其进行相应改进,使改进后的恒流源电路具有更好的线性、稳定性和鲁棒性；采用最小均方滤波器算法(LMS)尽可能消除噪声干扰,提取出有用信号；通过施加正反两次电流消除热电势影响；提出了一种简单、有效的方法,消除接触电阻对仪器校准的影响,实现了微电阻测量仪的精确校准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容及主要创新点
• 1.4 预期目标
• 1.5 本文结构
• 2 微电阻测量的理论基础
• 2.1 微电阻测量方法
• 2.1.1 恒压源测量与恒流源测量
• 2.1.2 电阻测量方法
• 2.1.3 测量接线方式
• 2.2 Howland电流源电路
• 2.3 微弱信号测量相关理论
• 2.3.1 电路中存在的主要噪声
• 2.3.2 自适应滤波
• 2.4 测量中存在的主要误差源
• 2.4.1 热电势
• 2.4.2 电化学电势
• 3 微电阻测量仪的硬件系统设计
• 3.1 系统整体设计中的关键问题
• 3.1.1 导线电阻及接触电阻问题
• 3.1.2 恒流源电阻匹配问题
• 3.1.3 热电势与电化学电势问题
• 3.1.4 噪声过滤问题
• 3.2 D/A转换电路
• 3.3 压控恒流源电路
• 3.4 信号处理电路
• 3.4.1 放大电路
• 3.4.2 绝对值电路与符号判断电路
• 3.4.3 滤波电路
• 3.5 A/D转换电路
• 3.6 其他外围电路
• 3.7 电源模块
• 4 微电阻测量仪的软件系统设计
• 4.1 数据采集子程序
• 4.2 数据处理子程序
• 4.3 中断子程序
• 4.3.1 LED显示子程序
• 4.3.2 外部中断子程序
• 4.3.3 看门狗子程序
• 5 系统仿真与调试结果分析
• 5.1 仿真与结果分析
• 5.2 调试与结果分析
• 5.2.1 硬件调试
• 5.2.2 软件调试
• 5.2.3 整机调试
• 5.2.4 调试结果分析
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢
• 附件