Результат интеллектуальной деятельности: Способ автоматизированного измерения сопротивления при применении четырёхконтактных устройств

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля сопротивления при применении четырехконтактных устройств.

Известен способ автоматизированного измерения сопротивлений, в котором результат измерений достигается за счет определенной последовательности четырех коммутаций и измерений промежуточных сопротивлений R₁, R₂, R₃, R₄ и расчета искомого значения сопротивления Rx=(R₄+R₃-R₂-R₁)/2. Патент РФ №2655470, МПК G01R 27/02, G01R 31/02, 28.05.2018. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком способа является то, что он направлен на исключение значений сопротивлений ключей мультиплексора КН1, KL1, KHm, KLm и не исключает контактную разность потенциалов, возникающую между объектом контроля и контактными устройствами (контактное сопротивление между ними).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа, позволяющего контролировать сопротивление с помощью четырехконтактного устройства позволяющего исключать из результата измерений переходные, контактные сопротивления, сопротивления линий связи и ключей мультиплексора образованных измерительных каналов.

Техническим результатом является повышение точности измерения электрического сопротивления.

Технический результат достигается тем, в схеме четырехзондового метода измерений сопротивления при помощи ключей двухпроводного мультиплексора проводят восемь коммутаций между контактами 1 и 2, 3 и 4, 1 и 3, 2 и 4 при прямом и обратном токе и измеряют восемь промежуточных значений сопротивления; путем решения системы уравнений определяют среднее арифметическое значение сопротивления.

На чертеже представлена эквивалентная электрическая схема расположения контактных устройств при измерениях сопротивлений.

Способ реализуется следующим образом.

Контакты 1, 2, 3 и 4 через мультиплексор подключаются к одному измерителю сопротивлений. При этом может быть использован как измеритель сопротивлений с фиксированным значением тестового тока, так и компенсационный метод.

Осуществляют 8 измерений значений промежуточных сопротивлений R₁, R_1обр, R₂, R_2обр, R₃, R_3обр, R₄, R_4обр соответственно между контактами 1 и 2, 3 и 4, 1 и 3, 2 и 4:

- измеряется значение сопротивления R₁=(R_1K+R_1к1+R₁₂+R_2K+R_2к2); при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 2 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_1обр=(R_1K+R_1к2+R₂₁+R_2K+R_2к1); при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 2 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R₂=(R_3K+R_3к1+R₃₄+R_4K+R_4к2), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 3 и 4 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_2обр=(R_3K+R_3к2+R₄₃+R_4K+R_4к1), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 3 и 4 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R₃=(R_1K+R_1к1+R₁₃+R_3K+R_3к2), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 3 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_3обр=(R_1K+R_1к2+R₃₁+R_3K+R_3к1), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 3 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R₄=(R_2K+R_2к1+R₂₄+R_4K+R_4к2), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 2 и 4 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_4обр=(R_2K+R_2к2+R₄₂+R_4K+R_4к1), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 2 и 4 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

где:

R_1к1; R_1к2; R_2к1; R_2к2; R_3к1; R_3к2; R_4к1; R_4к2 - неизвестные значения сопротивлений линий связи и сопротивлений ключей мультиплексора;

R_1K; R_2K; R_3K; R_4K - неизвестные значения контактных сопротивлений на контактах 1, 2, 3 и 4 четырехконтактного устройства соответственно.

Невыполнение неравенств (1)-(8) свидетельствует о нецелостности образованных цепей.

Искомое сопротивление рассчитываются по значениям промежуточных измерений.

Рассчитывается эквивалентное сопротивление R по формуле:

При этом число уравнений для данной совокупности измерений промежуточных значений сопротивлений меньше числа неизвестных сопротивлений R_1К, R_2К, R₁₂, R₁₃, R₂₄, R_3К, R_4К, R₃₄, R_1к1, R_1к2, R_2к1, R_2к2, R_3к1, R_3к2, R₂₁, R₃₁, R₄₂, R_4к1, R_4к2, R₄₃.

Решение (9):

Таким образом,

С учетом того, что при последовательном расположении сопротивлений R₂₄=R₂₃+R₃₄, R₄₂=R₃₂+R₄₃, R₁₃=R₁₂+R₂₃, R₃₁=R₂₁+R₃₂

R=R₂₃+R₃₄+R₃₂+R₄₃+R₁₂+R₂₃+R₂₁+R₃₂-R₃₄-R₄₃-R₁₂-R₂₁,

а также с учетом того, что R₂₃ и R₃₂ - это значения среднего арифметического значения сопротивления между контактами 2 и 3 измеренные при прямом и обратном токе, среднее арифметическое значение сопротивления R_изм вычисляется по формуле:

Таким образом, использование представленного способа позволяет с высокой точностью и повышенной надежностью контролировать значения сопротивления.

Кроме того, данный способ позволяет контролировать целостность всех образуемых электрических цепей и исключать из результата измерений значения переходных и контактных сопротивлений, сопротивлений линий связи и ключей мультиплексора в образуемых электрических цепях.