接触电阻测试稳定性研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇接触电阻测试稳定性研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：接触电阻是衡量触点处接触好坏的重要标准，接触电阻的测试分为静态和动态两种测试方式。文章对一种接触电阻自动测试技术进行了阐述，分析了影响接触电阻测试的因素，提出了提高系统测试稳定性的方法。

关键词：接触电阻；四点法；施力装置；自动测试；恒流源

中图分类号：TN431

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2011)27-0041-02

触点的接触可靠性极大地受到外界因素的影响，触点接触性能的改变直接影响元器件内部或不同元器件之问以及电路内部的电连接情况，所以通过对触点的接触电阻的测试可以提高接触的可靠性，从而确保元器件或电路甚至于系统的工作稳定性。对接触电阻的测试主要有静态和动态两种方法，分别采用的是静态测试系统和动态测试系统。

一、接触电阻测试系统

(一)测量原理

触点材料接触电阻的测量方法采用的是四点法进行测量。使用四点法对材料进行接触电阻的测量时，由恒流源通过触头向被测材料注入电流，通过测量触头和被测材料之间的电压，从而获得接触电阻数值的大小，图1所示的是四点法测量接触电阻的原理图：

从图1可以看出，测得的接触电阻其实就是触头和被测材料接触时的电阻值的大小，恒流源提供稳定的电流I，使用电压表来测量触头和被测材料之间的电压V，虽然电压表存在内阻，但是因为电压表的内阻值相对于测量的接触电阻值而言是非常大的，电压表上分得的压降可以忽略不计，所以我们可以认为电压表测量得到的电压值V就是触头和被测材料之间的电压，这样通过求测得的电压V和恒流源提供的电流I的比值，就可以得到接触电阻值的大小了。为了得到较为精确的接触电阻测量值，通常触头的接线端应该尽可能地靠近触头与被测材料的接触处，以减小在触头上接线端和接触点之间的压降值。

(二)接触电阻测试系统的组成

接触电阻测试系统主要由计算机、数字记忆示波器、恒流源、高精度的运动平台、施力装置和驱动控制器等部分组成。

接触电阻测试系统工作的时候，首先计算机给驱动控制器下达指令，控制器驱动运动平台把被测样品移送至工作位置，然后通过施力装置对样品施加压力，样品受到的压力的大小通过压力传感器重新反馈给计算机，从而实现压力的实时监测。恒流源通过触头向样品注入电流，测量到触点处的电压，数字记忆示波器及时地记忆下测得的电压值，并将测量得到的数据送给计算机进行数据的处理和分析。

(三)接触电阻测试系统的主要功能和特点

1．计算机可以对被测样品的运动平台以及数字记忆示波器进行实时地控制，可以通过键盘来调整样品线圈的操作频率，也可以同时进行多台样品的测试操作。

2．系统在进行测试的过程中，可以随时记录当前测试的操作次数、试验初始参数以及样品触点的所有测试记录。

3．计算机可以对测量数据进行分析、处理、图形显示并加以存储。

4．如果在测试过程中遇到意外断电的情况，可以保证已经采集的数据不会丢失、不被破坏，保证测试程序的完整性；并且当通电恢复后，测试可以从中断处接续进行，数据也可以实现连续累加记录。

(四)系统硬件结构

测试系统硬件结构由示波器、触点接触电路、运动平台及驱动控制电路组成。

新型数字记忆示波器具有高速数字记忆功能，并且有高速A／D转换器，这样可以完成对高频现象的测试和分析。

在实时的测试中，触点上测量得到的接触电压被数字记忆示波器记忆下来，然后通过与计算机接口实时送入计算机。因为实际操作时，触点接触电压会随时变化，所以需要利用计算机对触点进行实时监测。

当计算机执行输出控制程序时，计算机输出的信号数据通过驱动电路来控制驱动控制器，从而可以控制高精度运动平台的相关操作，只要将运动平台接在系统输出端的驱动控制器电路上即可。为了能够抑制干扰信号，在驱动控制器电路中可以设置光电耦合器，从而起到隔离接地回路，抑制来自输出端口的干扰信号，增强抗干扰能力的作用。

二、测试系统稳定性研究

影响测试稳定性的因素主要是测试电流和接触压力。通入的电流大小会影响被测样品局部电阻大小，而施力装置是否能够提供稳定的可控制的接触压力也是决定测试是否精确的关键，同时施力装置还要避免在加力过程中出现冲击样品的现象。所以对于测试系统来说，合适的输入电流和施力装置的稳定性就决定了整个测试系统的测量稳定性。

(一)恒流源

恒流源要稳定地供给输入电流，输入电流不宜过大，因为如果输入较大电流会引起被测样品局部电流密度过大，从而使得样品局部发热引起样品内局部电阻值改变的现象。但是电流也不是越小越好，因为输入电流过小会影响电流向样品内部的流入，同样会影响接触电阻的测量。所以为了测得较为准确的接触电阻值，需要控制好恒流源通入合适大小的电流。

(二)施力装置的稳定性

为实现测试系统施力要求，设计施力机构主要包括电机、触头、样片、触力传感器和主机。主机根据设定的力值控制电机，电机带动触头运动，在触头和样品之间产生一定的合适的接触压力，随后压力信号经过压力传感器反馈给主机实现力的闭环。

接触压力的精度控制是最需要解决的关键问题，所以对于步进电机要求电机每动一步对应的压力值的变化要精准。提高施力精度可以有以下两种方法：一是提高电机位移精度；另一种是在施力值一定的情况下，增加对应的电机动作的步数。在第一种方法中需要利用高位移分辨率的陶瓷电机控制触头运动。而对于第二种方法，则需要设计一种柔性机构来增大加力过程的电机的运行步数，从而减小施力过程中的冲击。在这种施力装置中，采用普通高分辨率步进电机，配合使用滚珠丝杠导轨来控制触头的轴向运动，另外在触头探针的基座上加一个弹性机构来减小电机转了一定角度时对应触头的位移量，从而减小电机每步运行时触头与样品之问的接触压力的变化。

另外，带有弹性缓冲机构的闭环加力方式通过步进电机配合丝杠导轨带动触头运动，压力传感器的使用实现了施力的闭环控制，同时利用弹性结构解决了施力精度的问题，减小了施力过程产生的冲击。这样就满足了精密定位接触电阻测量系统对稳定性、可调控性和无冲击的要求。

三、结语

接触电阻与接触故障、电接触性能、环境对电接触性能的影响等电接触领域所涉及的绝大部分研究内容都存在密切关系。因此，如何准确测试接触电阻、正确评价接触性能己逐渐成为重要的研究课题。在接触电阻的测试过程中，测试方法以及使用的设备显得尤为重要。因此对接触电阻自动测试系统的研究具有重要的现实意义，只有具备高精度和高稳定性的测试系统才能满足日益提高的对接触电阻测量精度的要求。