本实用新型属于低值电阻测试技术领域,尤其是涉及一种铁路专用轮对低值电阻测试仪。
背景技术:
高铁、动车、城市轨道车辆在日常维护时,根据工艺的要求,需要对轮对间的接触电阻进行测试,当接触电阻高于十几微欧时,判定为不合格,因此就需要使用低值电阻测试仪来测量,同时还需要保证精度≤2‰。
电阻测量的基本原理非常简单,即采用伏安法,以给定电流I通过电阻R,测量R两端的电压值U,根据欧姆定律R=U/I即可得到电阻值,但是由于检测电路中存在诸如导线电阻、接触电势和温差电势等的影响,若电阻值较大时,这些影响可以被忽略不计,但轮对电阻值极其微小,这些影响带来的误差绝对值甚至可能超过轮对电阻本身数个数量级,所以在测量时就应尽量降低乃至消除这些误差,以较高精度测量处轮对电阻的电阻值。
技术实现要素:
有鉴于此,本实用新型旨在提出一种铁路专用轮对低值电阻测试仪,以实现轮对电阻值的低误差测量。
为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:
一种铁路专用轮对低值电阻测试仪,包括精密恒流源、基准源、第一测量端子,第二测量端子、第三测量端子、第四测量端子、电压放大模块、滤波模块、A/D转换模块、控制模块和显示模块;
所述第一测量端子和第二测量端子的一端分别与所述精密恒流源的输入端和输出端电连接;
所述第三测量端子和第四测量端子的一端分别与所述电压放大模块的电压输入端电连接;
所述电压放大模块的放大输出端与所述滤波模块的输入端电连接;
所述滤波模块的输出端与所述A/D转换模块的信号输入端电连接;
所述基准源与所述A/D转换模块的基准电压输入端电连接;
所述A/D转换模块的信号输出端与所述控制模块的信号输入端电连接;
所述显示模块与所述控制模块信号连接;
所述精密恒流源、基准源、电压放大模块、滤波模块和A/D转换模块的控制端分别与所述控制模块信号连接。
进一步的,所述第一测量端子,第二测量端子、第三测量端子和第四测量端子为测试夹。
进一步的,所述铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括一接地端子,所述精密恒流源、基准和控制模块的接地端均与所述接地端子电连接,所述接地端子接地。
进一步的,所述电压放大模块为二级放大器,第一级放大器为测量放大器,第二级放大器为运算放大器,所述第三测量端子和第四测量端子的一端分别与所述测量放大器的电压输入端电连接,所述测量放大器的放大输出端与所述运算放大器的电压输入端电连接,所述运算放大器的放大输出端与所述A/D转换模块的信号输入端电连接。
进一步的,所述控制模块包括单片机,所述A/D转换模块的信号输出端和显示模块均与所述单片机信号连接。
进一步的,所述铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括一键盘输入模块,所述键盘输入模块与所述控制模块信号连接。
进一步的,所述控制模块还包括一主控单元,所述主控单元分别与所述精密恒流源、基准源、电压放大模块、滤波模块和A/D转换模块的控制端信号连接,且该主控单元与所述单片机信号连接。
进一步的,所述主控单元为PLC控制器。
进一步的,所述铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括存储器,所述存储器与所述控制模块信号连接。
进一步的,所述单片机上设有通信接口。
进一步的,所述铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括一打印机,所述打印机与所述控制模块信号连接。
相对于现有技术,本实用新型所述的铁路专用轮对低值电阻测试仪具有以下优势:
(1)本实用新型所述的铁路专用轮对低值电阻测试仪,通过四端接线技术测量小电阻两端电压,有效减少了引线电阻对测量结果的影响,从而减小了测量误差,提高了测量精度。
(2)本实用新型所述的铁路专用轮对低值电阻测试仪,采用同一接地端子接地,避免了由于接地地点的不同造成接地端电位的不同,使得电路系统中形成较大电流并产生相当大的电压降,进而引入地电位差噪声及对微小电阻的测量精度产生较大影响。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1为本实用新型实施例所述的铁路专用轮对低值电阻测试仪原理示意图。
附图标记说明:
1-精密恒流源;2-基准源;3-第一测量端子;4-第二测量端子;5-第三测量端子;6-第四测量端子;7-电压放大模块;71-测量放大器;72-运算放大器;8-滤波模块;9-A/D转换模块;10-控制模块;101-单片机;102-主控单元;11-显示模块;12-键盘输入模块;13-通信接口;14-存储器;15-打印机;16-接地端子。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示,本实用新型包括精密恒流源1、基准源2、第一测量端子3,第二测量端子4、第三测量端子5、第四测量端子6、电压放大模块7、滤波模块8、A/D转换模块9、控制模块10和显示模块11;
第一测量端子3和第二测量端子4的一端分别与精密恒流源1的输入端和输出端电连接;
第三测量端子5和第四测量端子6的一端分别与电压放大模块7的电压输入端电连接;
电压放大模块7的放大输出端与滤波模块8的输入端电连接;
滤波模块8的输出端与A/D转换模块9的信号输入端电连接;
基准源2与A/D转换模块9的基准电压输入端电连接;
A/D转换模块9的信号输出端与控制模块10的信号输入端电连接;
显示模块11与控制模块10信号连接;
精密恒流源1、基准源2、电压放大模块7和A/D转换模块9的控制端分别与控制模块10信号连接。
第一测量端子3,第二测量端子4、第三测量端子5和第四测量端子6为测试夹。
电压放大模块7为二级放大器,第一级放大器为测量放大器71,第二级放大器为运算放大器72,第三测量端子5和第四测量端子6的一端分别与测量放大器71的电压输入端电连接,测量放大器71的放大输出端与运算放大器72的电压输入端电连接,运算放大器72的放大输出端与滤波模块8的信号输入端电连接。
控制模块10包括单片机101,A/D转换模块9的信号输出端和显示模块11均与单片机101信号连接。
将第一测量端子3和第二测量端子4的另一端与待测轮对低值电阻的两端电连接,第三测量端子5和第四测量端子6的另一端也与待测轮对低值电阻的两端电连接。
四端接线技术有效减少了引线电阻的影响,减小了测量误差,提高了测量精度。
精密恒流源1通过第一测量端子3和第二测量端子4为待测轮对低值电阻提供恒定电流,第三测量端子5和第四测量端子6检测到待测轮对低值电阻上的压降信号,该压降信号较弱,故对其检测精度较高,首先将该压降信号输入测量放大器71,用以提高输入通道的共模抑制比,放大第三测量端子5和第四测量端子6输出的电压差,该压降信号由测量放大器71放大后,输入运算放大器72,由运算放大器72大比例放大,用以满足A/D转换模块9所要求的输入电压变换范围,该运算放大器72将放大后的信号经滤波模块8滤波后由A/D转换模块9模数转换,最后输入控制模块10的单片机101,由单片机101分析处理,向显示模块11输入轮对低值电阻的电阻值。
由于半导体中的杂质(一般为金属杂质)会随机发射或捕获PN结中的载流子,形成爆裂噪声,爆裂噪声通常由一系列宽度不同,而幅度基本相同的随机电流脉冲组成,是电流型噪声,故对于微电阻来说,爆裂噪声对电阻的测量具有一定的影响,通过滤波模块8滤除测量信号中的脉冲杂波,降低了爆裂噪声对电阻测量的影响,提高了测量精度。
铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括一接地端子16,精密恒流源1、基准源2、电压放大模块7、滤波模块8、A/D转换模块9和控制模块10的接地端均与接地端子16电连接,接地端子16接地。
在地线上有许多接地点,而不同接地点处就有不同的电位,信号源和测量仪器由于连接到同一地线的不同接地点上形成的地线回路所引入的噪声,即为地电位差噪声,且在不同点很小的电位差就可能在电路系统中形成较大的电流并产生相当大的压降,对微小电阻的测量精度具有较大的影响,精密恒流源1、基准源2、电压放大模块7、滤波模块8、A/D转换模块9和控制模块10由同一接线端子16在同一地点接地,消除了地电位差噪声对微小电阻测量的影响,提高了测量精度。
铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括一键盘输入模块12,键盘输入模块12与控制模块10信号连接,用以实现对该测试仪的信号输入操作,实现对测试仪的手动控制。
控制模块10还包括一主控单元102,主控单元102分别与精密恒流源1、基准源2、电压放大模块7和A/D转换模块9的控制端信号连接,且该主控单元102与单片机101信号连接。
主控单元102为PLC控制器。
显示模块11为LED显示屏。
铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括存储器14,存储器14与控制模块10信号连接,存储器为内置大容量非易失性存储器,方便了测试仪对测试数据侧存储。
单片机101上设有通信接口13,通过通信接口实现与电脑、打印机、U盘和报警器等设备的信号通信,进而实现测试仪的网络功能、报警功能、打印功能和U盘存储功能以及记录数据的查询功能和转储功能。
铁路专用轮对低值电阻测试仪还包括一打印机15,打印机15与控制模块10信号连接,实现测试数据的实时打印。
本实用新型测量范围宽,测量下线低,体积小,重量轻,操作简单,测试速度快,测量精度高,复测性能好,抗干扰能力强,控制模块、精密恒流源1、基准源2和控制模块10内还具有完善的保护电路和放电报警装置,减少了误操作,可靠性强。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。