[其他]电子数字式兆欧表

说明书

一种对高压下大电阻负载测量仪表的改进。

目前国内生产的兆欧表基本上是手摇式或交流供电的机械表头式兆欧表。这类表由于刻度的非线性，使测量误差甚大，而由于测量高压不够稳定，造成测量带容性的电阻负载困难。通常一个表只有一种测量高压和一个测量量程，使用的局限性很大，一般需要几个表才能满足大多数测量对象的要求。这类兆欧表的性能价格比低。

本实用新型的目的就是为了解决普通兆欧表的以上不足，提供一种测量精度高，测量高压稳定度好及多测量量程和多测量高压的电子数字式兆欧表。

电子数字式兆欧表主要由两部分组成。一部分是测量所需要高压的产生电路；一部分是A／D采样电路。

附图1是测量所需高压的产生电路原理图。图中：可控脉冲振荡器（1），晶体管开关变换电路（2），高压取样电路（3），比较放大电路（4），一个基准电压源（5）。

测量所需高压产生电路如附图1所示。可控脉冲振荡器（1）产生一个占空比受控制端控制的矩形脉冲，该矩形脉冲通过晶体管开关变换电路（2）后产生高压，这个受（1）的输入端电压控制。高压经高压取样电路（3）取样后在比较放大电路（4）上与基准电压源（5）的基准电压比较，所得的差反馈给（1）的输入端去控制高压，由深度的负反馈使输出高压非常稳定，准确。通过改变高压取样电路（3）的参数，可方便地改变测量高压。

附图2是A／D采样电路的原理图。图中：带显式的或带接口的A／D转换器（6），in（＋），in（－）和REF（＋），REF（－），分别是（6）的测量电压输入端和参考电压输入端；四个固定电阻（7）、（8）、（9）、（10）构成一平衡电桥；被测电阻（11）。

A／D采样电路的原理如附图2所示。一个A／D转换器（6），in（＋）和in（－）是（6）的测量电压输入端，REF（＋）和REF（－）是（6）的参考电压输入端。（6）转换的读数设为N，N与此二输入端有下式关系：

N＝M（in（＋）－in（－））／（REF（＋）－REF（－））

其中：M是一常数。

设四个固定电阻（7）、（8）、（9）、（10）的阻值分别是X7、X8、X9、X10，四个固定电阻（7）、（8）、（9）、（10）应构成一个平衡电桥，即有：

X7／X8＝X9／X10

或是：X8／（X7＋X8）＝X10／（X9＋X10）

设被测电阻（11）的阻值为XX。于是当加上被测电阻（11）时，有：

in（＋）－in（－）＝（X8／（X7＋X8）－X10／（X9＋X10＋XX））（vg＋－vg－）

REF（＋）－REF（－）＝X10（vg＋－vg－）／（X9＋X10＋XX）

由平衡条件得：

N＝M（in（＋）－in（－））／（REF（＋）－REF（－））＝M*XX／（X9＋X10）

我们不难看出读数N与被恻电阻（11）的阻值XX成线性的关系。适当的考虑M和X9＋X10的值就可直接读出XX的值，且可方便地改变测量量程。

本实用新型与现有机械兆欧表相比，具有测量精度高，测量精度随A／D转换器（6）的精度而定；测量高压稳定度优于1％，精度优于5％；用波段开关可方便地改变量程和测量高压值。一表就能胜任机械兆欧表几种表的功能。可用6V电池供电，便于野外作业。

附图3是本实用新型的最佳实现电路图。R1－－－R27是27个固定电阻，C1－－－C17是17个电容，W1是调准高压基值的可调电阻，W2是调准采样电路线性度的可调电阻，W3是调短路零的调零电位器，DW是2.5－－－3.5V稳压二极管。D7是高压整流硅堆，BG1是3DG6，BG2是达林顿三极管，U1是LM339，U2是LM324，U3是ICL7107A／D转换器，L1是2.5mH的扼流圈，B1是变压器，K1是量程选择的双刀双掷开关，K2是测量电压选择的双刀三掷开关，K3是电源开关，3个接线柱是COM，200M欧，2000M欧。

本表使用时，有一个调零电位器W3，电压选择开关K2和量程选择开关K1，电源开关K3。

本实用新型的最佳实现方式见附图3所示。图中虚线部分应放在高压板上，R15选择为20兆欧／0.5W，R16为2兆欧／5W，R17为20兆欧／0.5W，R16和R17的误差应配对，即有R17／R16＝10应尽量成立。A／D转换器为ICL7107，则测量精度可优于1％。