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開關觸點接觸電阻動態測量方法及動態測量裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510075653.0

申請日:

2015.02.12

公開號:

CN104635059A

公開日:

2015.05.20

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情:

發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G01R 27/14申請公布日:20150520|||實質審查的生效IPC(主分類):G01R 27/14申請日:20150212|||公開

IPC分類號:

G01R27/14

主分類號:

G01R27/14

申請人:

云南師范大學

發明人:

羅毅; 楊昆; 商春雪

地址:

650092云南省昆明市呈貢雨花片區1號云南師范大學信息學院

優先權:

專利代理機構:

哈爾濱市松花江專利商標事務所23109

代理人:

岳泉清

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內容摘要

開關觸點接觸電阻動態測量方法及動態測量裝置,涉及開關動態測試領域。本發明是為了解決現有的動態條件下開關觸點接觸電阻測量困難,不能對多個開關進行動態連續測量的問題。本發明所述底座分別通過滑動絲杠、兩個滑動導軌和兩個支柱與一號支撐板固定連接,二號支撐板均嵌套在滑動絲杠和兩個滑動導軌外,支架固定在二號支撐板的前端,支架的頂端固定有力傳感器,所述力傳感器的下端相對設置有移動平臺,所述移動平臺固定在底座上,所述移動平臺上用于放置被測開關電阻測量裝置,所述液晶顯示器用于顯示力傳感器對被測觸點開關的接觸力和被測觸點開關的電阻值。它可用于開關觸點接觸電阻的測量。

權利要求書

權利要求書
1.  開關觸點接觸電阻動態測量方法,其特征在于,它由以下步驟實現:
將被測觸點開關觸點(1-5)與標準電阻(1-1)串聯在電阻測量回路中,該回路中的激 勵信號為正弦激勵信號,控制被測觸點開關觸點勻速閉合,并在閉合過程中實時監測該被測 觸點開關觸點的壓力值,當所述壓力值大于0.1N時,采用高速A/D采集器監測被測觸點開 關觸點兩端的電壓信號,當檢測到正弦信號時,控制被測觸點開關觸點停止運動,完成被 測觸點開關觸點的閉合,采用交流比較法測量被測觸點開關觸點的接觸電阻。

2.  根據權利要求1所述的開關觸點接觸電阻動態測量方法,其特征在于,所述采用交 流比較法測量被測觸點開關觸點(1-5)的接觸電阻的方法為:
采用兩個高速A/D采集器分別采集標準電阻及被測觸點開關觸點(1-5)的一個周期 內的端電壓信號,
根據公式:
V 1 M 100 = V 2 M R x , ]]>
獲得被測觸點開關觸點接觸電阻Rx,
其中,V1M、V2M分別為標準電阻及被測觸點開關兩端正弦信號的峰值電壓,標準電阻 阻值為100毫歐,精度為0.01%,溫度系數為0.1ppm/℃。

3.  開關觸點接觸電阻動態測量裝置,其特征在于,它包括底座(4)、移動平臺(3)、 力傳感器(2)、一號支撐板(5)、二號支撐板(6)、滑動絲杠(7)、兩個滑動導軌(8)、 兩個支柱(9)、支架(1)和液晶顯示器,
所述底座(4)分別通過滑動絲杠、兩個滑動導軌和兩個支柱與一號支撐板(5)固定 連接,二號支撐板(6)均嵌套在滑動絲杠和兩個滑動導軌外,支架固定在二號支撐板(6) 的前端,支架的頂端固定有力傳感器(2),
所述力傳感器(2)的下端相對設置有移動平臺(3),所述移動平臺(3)固定在底座 (4)上,所述移動平臺(3)上用于放置被測觸點開關電阻測量裝置,
所述液晶顯示器用于顯示力傳感器(2)對被測觸點開關的接觸力和被測觸點開關的電 阻值,
移動平臺(3)包括基座、鐵板、X軸直線滑臺底座(3-3)、X軸直線滑臺(3-8)、Y 軸直線滑臺底座(3-7)、Y軸直線滑臺(3-6)、兩個滑臺絲杠(3-4)、兩個滑臺導軌(3-5)、 兩個滑臺電機(3-1)和兩個接近開關(3-2),
所述在基座的中心位置設置有四個支撐桿,四個支撐桿上設置有Y軸直線滑臺底座 (3-7),在Y軸直線滑臺底座(3-7)的上下側面設置一通孔,在底座上的四個支撐桿內豎 直設置有Y軸直線滑臺(3-6),該Y軸直線滑臺(3-6)的底端設置有擋板,Y軸直線滑臺 (3-6)的右側設置有滑臺導軌,擋板中心設置有一開孔,Y軸直線滑臺(3-6)的頂端設 置有滑臺電機,電機中心設置有一開孔,滑臺絲杠通過擋板上的開孔和Y軸直線滑臺底座 (3-7)的通孔連接在滑臺電機的開孔上,滑臺電機的內側在Y軸直線滑臺(3-6)的底端 和滑臺絲杠的底端設置有兩個鐵條,兩個貼條的左側為有一通孔的一體件結構,兩個鐵條 的右側通過螺栓緊固,
在Y軸直線滑臺底座(3-7)上設置有四個支撐桿,四個支撐桿上設置有X軸直線滑臺 底座(3-3),在X軸直線滑臺底座(3-3)的兩側面設置一通孔,在底座上的四個支撐桿內 橫向設置有X軸直線滑臺(3-8),該X軸直線滑臺(3-8)的右端設置有擋板,X軸直線滑 臺(3-8)的左側設置有滑臺導軌,擋板中心設置有一開孔,X軸直線滑臺(3-8)的頂端 設置有滑臺電機,電機中心設置有一開孔,滑臺絲杠通過擋板上的開孔和X軸直線滑臺 (3-8)底座(3-7)的通孔連接在滑臺電機的開孔上,滑臺電機的內側在X軸直線滑臺(3-8) 的底端和滑臺絲杠的底端設置有兩個鐵條,兩個貼條的右側為有一通孔的一體件結構,兩 個鐵條的左側通過螺栓緊固,
鐵板位于X軸直線滑臺底座(3-3)的中心位置放置,
被測觸點開關電阻測量裝置包括標準電阻(1-1)、被測觸點開關(1-2)、一號高速A/D 采集器(1-3)、二號高速A/D采集器(1-4)、一號變壓器T1、二號變壓器T2、三號變壓器 T3、一號電壓比較器LM1、二號電壓比較器LM2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4,
標準電阻(1-1)的一端同時連接一號變壓器T1的次級線圈的一端和二號變壓器T2的 次級線圈的一端,標準電阻(1-1)的另一端同時連接二號變壓器T2的次級線圈的另一端、 接被測觸點開關(1-2)的一端和三號變壓器T3的次級線圈的一端,被測觸點開關(1-2) 的另一端同時連接一號變壓器T1的次級線圈的一端和三號變壓器T3的次級線圈的另一端, 一號變壓器T1的次級線圈的一端用于連接固定頻率的正弦信號,一號變壓器T1的初級線 圈的另一端連接電源地,二號變壓器T2的初級線圈的一端連接電源地,二號變壓器T2的 初級線圈的另一端連接一號電壓比較器LM1的同相輸入端,一號電壓比較器LM1的反相輸 入端連接電阻R1的一端,電阻R1的另一端同時連接電阻R2的一端、一號電壓比較器LM1 的輸出端和一號高速A/D采集器(1-3),
三號變壓器T3的初級線圈的一端連接電源地,三號變壓器T3的初級線圈的另一端連 接二號電壓比較器LM2的同相輸入端,二號電壓比較器LM2的反相輸入端連接電阻R3的一 端,電阻R3的另一端同時連接電阻R4的一端、二號電壓比較器LM2的輸出端和二號高速 A/D采集器(1-4)。

說明書

說明書開關觸點接觸電阻動態測量方法及動態測量裝置
技術領域
本發明涉及開關觸點接觸電阻動態測量方法及動態測量裝置。屬于開關動態測試領域。
背景技術
隨著電器系統的日益復雜化及智能化,對系統中使用的開關性能要求也越來越高,尤 其是航空、航天等一些關鍵場合對開關的性能要求更高,這就要求開關在生產過程中對其 觸點的接觸力、接觸行程及接觸電阻進行100%檢測,即開關的動態性能檢測。所以開關觸 點是通斷電氣系統的重要部件之一,開關觸點接觸電阻是衡量其性能及可靠性的指標之一。 由于開關觸點接觸電阻的測量是在動態條件下進行,而且接觸電阻為毫歐級,存在瞬間接 觸電阻捕獲困難,工業環境及電路自身產生的高頻噪聲及高斯白噪聲對測量結果的影響較 為明顯,這就要求開關觸點接觸電阻測量單元具有較快的響應時間、較強的抗干擾能力、 較高的測量精度。
開關接觸點接觸電阻測量的核心問題在于動態條件下微弱電阻的精確測量。動態條件 的接觸電阻是指被測開關在一定的速度條件下按下,開關觸點接觸瞬間捕捉到的電阻值。 由于信號微弱,且在動態條件下有效信號容易被各種噪聲淹沒,也會受到溫度漂移、零點 漂移等影響。目前常用的小電阻測量方法有恒壓源電阻測量、恒流源電阻測量及低頻交流 源電阻測量。恒壓源、恒流源電阻測量是比較典型的溫度傳感器電阻測量方法,其測量電 路原理簡單,容易實現。低頻交流源電阻測量是在溫度傳感器兩端施加低頻交流信號,求 出低頻交流信號幅值變化,從而得到溫度傳感器的電阻值變化。該方法具有較高的噪聲抑 制能力,但硬件電路實現相對恒壓源、恒流源電阻測量兩種方法復雜。由于接觸電阻為毫 歐級,電路板引線對測量結果的影響不可忽略,目前常用的電阻測量接線方法有二線制、 三線制、四線制。采用二線制連線時,測得的接觸電阻包括導線電阻,而導線電阻與接觸 電阻在同一數量級,所以導線電阻的影響不可忽略。三線制理論上可以有效消除接線電阻 對測量結果的影響,需要實現與被測電阻連接的三根導線內阻相同,即導線的材質、線徑、 長度、工作溫度都相同,工程化實現較困難。四線制是工程應用上較為普遍的一種接線方 法,其激勵信號與檢測信號在不同的回路,有效消除了接線電阻對測量結果的影響。
發明內容
本發明是為了解決現有的動態條件下開關觸點接觸電阻測量困難,不能對多個開關進 行動態連續測量的問題?,F提供開關觸點接觸電阻動態測量方法及動態測量裝置。
開關觸點接觸電阻動態測量方法,它由以下步驟實現:
將被測觸點開關觸點與標準電阻串聯在電阻測量回路中,該回路中的激勵信號為正弦 激勵信號,控制被測觸點開關觸點勻速閉合,并在閉合過程中實時監測該被測觸點開關觸點 的壓力值,當所述壓力值大于0.1N時,采用高速A/D采集器監測被測觸點開關觸點兩端的 電壓信號,當檢測到正弦信號時,控制被測觸點開關觸點停止運動,完成被測觸點開關觸 點的閉合,采用交流比較法測量被測觸點開關觸點的接觸電阻。
開關觸點接觸電阻動態測量裝置,它包括底座、移動平臺、力傳感器、一號支撐板、 二號支撐板、滑動絲杠、兩個滑動導軌、兩個支柱、支架和液晶顯示器,
所述底座分別通過滑動絲杠、兩個滑動導軌和兩個支柱與一號支撐板固定連接,二號 支撐板均嵌套在滑動絲杠和兩個滑動導軌外,支架固定在二號支撐板的前端,支架的頂端 固定有力傳感器,
所述力傳感器的下端相對設置有移動平臺,所述移動平臺固定在底座上,所述移動平 臺上用于放置被測觸點開關電阻測量裝置,
所述液晶顯示器用于顯示力傳感器對被測觸點開關的接觸力和被測觸點開關的電阻 值,
移動平臺包括基座、鐵板、X軸直線滑臺底座、X軸直線滑臺、Y軸直線滑臺底座、Y 軸直線滑臺、兩個滑臺絲杠、兩個滑臺導軌、兩個滑臺電機和兩個接近開關,
所述在基座的中心位置設置有四個支撐桿,四個支撐桿上設置有Y軸直線滑臺底座, 在Y軸直線滑臺底座的上下側面設置一通孔,在底座上的四個支撐桿內豎直設置有Y軸直 線滑臺,該Y軸直線滑臺的底端設置有擋板,Y軸直線滑臺的右側設置有滑臺導軌,擋板 中心設置有一開孔,Y軸直線滑臺的頂端設置有滑臺電機,電機中心設置有一開孔,滑臺 絲杠通過擋板上的開孔和Y軸直線滑臺底座的通孔連接在滑臺電機的開孔上,滑臺電機的 內側在Y軸直線滑臺的底端和滑臺絲杠的底端設置有兩個鐵條,兩個貼條的左側為有一通 孔的一體件結構,兩個鐵條的右側通過螺栓緊固,
在Y軸直線滑臺底座上設置有四個支撐桿,四個支撐桿上設置有X軸直線滑臺底座, 在X軸直線滑臺底座的兩側面設置一通孔,在底座上的四個支撐桿內橫向設置有X軸直線 滑臺,該X軸直線滑臺的右端設置有擋板,X軸直線滑臺的左側設置有滑臺導軌,擋板中 心設置有一開孔,X軸直線滑臺的頂端設置有滑臺電機,電機中心設置有一開孔,滑臺絲 杠通過擋板上的開孔和X軸直線滑臺底座的通孔連接在滑臺電機的開孔上,滑臺電機的內 側在X軸直線滑臺的底端和滑臺絲杠的底端設置有兩個鐵條,兩個貼條的右側為有一通孔 的一體件結構,兩個鐵條的左側通過螺栓緊固,
鐵板位于X軸直線滑臺底座的中心位置放置,
被測觸點開關電阻測量裝置包括標準電阻、被測觸點開關、一號高速A/D采集器、二 號高速A/D采集器、一號變壓器T1、二號變壓器T2、三號變壓器T3、一號電壓比較器LM1、 二號電壓比較器LM2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4,
標準電阻的一端同時連接一號變壓器T1的次級線圈的一端和二號變壓器T2的次級線 圈的一端,標準電阻的另一端同時連接二號變壓器T2的次級線圈的另一端、接被測觸點開 關的一端和三號變壓器T3的次級線圈的一端,被測觸點開關的另一端同時連接一號變壓器 T1的次級線圈的一端和三號變壓器T3的次級線圈的另一端,一號變壓器T1的次級線圈的 一端用于連接固定頻率的正弦信號,一號變壓器T1的初級線圈的另一端連接電源地,二號 變壓器T2的初級線圈的一端連接電源地,二號變壓器T2的初級線圈的另一端連接一號電 壓比較器LM1的同相輸入端,一號電壓比較器LM1的反相輸入端連接電阻R1的一端,電阻 R1的另一端同時連接電阻R2的一端、一號電壓比較器LM1的輸出端和一號高速A/D采集 器,
三號變壓器T3的初級線圈的一端連接電源地,三號變壓器T3的初級線圈的另一端連 接二號電壓比較器LM2的同相輸入端,二號電壓比較器LM2的反相輸入端連接電阻R3的一 端,電阻R3的另一端同時連接電阻R4的一端、二號電壓比較器LM2的輸出端和二號高速 A/D采集器。
本發明的有益效果為:采用力傳感器接觸被測觸點開關,當被測觸點開關被按下時, 觸點接觸瞬間,測量回路將會有電流流過,假設為Ic,那么正弦激勵將會加載到標準電阻 及被測開關兩端,采用一號高速A/D采集器和二號高速A/D采集器分別采集標準電阻及被 測開關兩端一個周期信號,根據采集到的標準電阻及被測觸點開關兩端正選信號的峰值電 壓計算被測開關觸點接觸電阻,采用該方法測量被測開關觸點接觸電阻簡單,并且力傳感 器用于上下勻速移動,移動平臺也可左右移動,方便對多個開關進行動態連續測量。
由于開關觸點接觸電阻的測量是在動態條件下進行的,而且在工業生產環境下外部高 頻噪聲及高斯白噪聲對測量結果的影響嚴重。針對以上問題,結合本文研究的電阻測量方 法,提出采用諧波分析法對信號進行處理。采用快速傅里葉變換(FFT)得到信號的諧波分 量及噪聲信號特征,得到噪聲頻率,最后對信號進行重構。根據傅里葉變換分析理論可知 ,只要將信號按照信號周期的整數倍進行信號采樣,就可實現信號的諧波分析。假設信號 頻率為fa,進行n次諧波分析,那么信號諧波分量的最高頻率fm可由式(2)表示
fm=n×fa        (2)
根據奈奎斯特采樣定理可知,當采樣頻率fs大于信號中最高頻率的2倍時,采樣之后的 信號可以完整的保留原始信號的信息,即fs>2fm。記錄長度N=fs/fa。
傅里葉變換
假設被測信號為周期為T的時間域信號,記為x(t),將該信號進行傅里葉級數展開, 得到式(3)

其中,fa為信號頻率,An為n次諧波的幅值,為n次諧波的初始相位角,a0為直流 分量,an及bn分別n次諧波的余弦和正弦項,可分別由式(4)、(5)、(6)表示
a 0 = 1 T ∫ 0 T x ( t ) dt - - - ( 4 ) ]]>
a n = 2 T ∫ 0 T x ( t ) cos 2 π f a tat - - - ( 5 ) ]]>
b n = 2 T ∫ 0 T x ( t ) sin 2 π f a tdt - - - ( 6 ) ]]>
傅里葉變換的復數形式可由式((7)得到
x ( t ) = Σ n = - c n e jw n t - - - ( 7 ) ]]>
其中,假設對信號進行采樣的樣本空間大小為N,得到 的數據序列記為假設信號的周期為T,采樣時間間隔為△t,即 T=N×△t,那么采樣頻率可表示為那么頻譜圖中譜線間隔可表示為
的離散傅里葉變換可由式(8)表示

Xn的離散傅里葉逆變換可由式(9)表示

諧波分析法
通過A/D轉換后的數字信號中包括傳感器的真實信號、工頻干擾信號、高頻干擾信號 等。在進行諧波分析時,應提取出除原始信號以外的的干擾成分,得到干擾源頻率,然后 采用濾波技術將噪聲濾除,最后將信號進行還原,得到較理想的真實值。
首先對被測開關兩端的信號進行N次采樣,對采樣信號進行離散傅里葉變換,得出該 信號的幅值A1;然后對標準電阻上的信號進行N次采樣后進行離散傅里葉變換,得到標準 電阻上信號的幅值A2,得到兩組數據序列分別為xn、yn,根據式(9)分別對xn、yn進行傅里 葉變換,記為X1、Y1。假設X1、Y1的實部和虛部分別為Xa1、Xb1,Ya1、Yb1,如式(10)所示
X1=Xa1+jXb1
                 Y1=Ya1+jYb1      (10)
那么幅值可由式(11)表示
A 1 = 2 N X 2 a 1 + X 2 b 1 ]]>
A 2 = 2 N Y 2 a 1 + Y 2 b 1 - - - ( 11 ) ]]>
采用頻率為1KHz、強度為+5V的正弦信號作為激勵源,假設存在兩個頻率分別為 10KHz、50KHz,強度分別為+1V、+0.5V的高頻噪聲,頻率為50HZ,強度為+1V的工頻 干擾噪聲,以及強度為+1.5V的高斯白噪聲。那么原始信號表達式如式(12)所示
f(x)=5sin(2π×1000t)+sin(2π×10000t)+0.5sin(2π×50000t)+1.5rand(size(t))
                                             +sin(2π×50t)+5)    (12)
圖5為含有噪聲的信號,圖6為采用諧波分析法對信號進行頻譜分析得到信號的幅頻 特性。
基波信號頻率fa=1KHz,信號中存在的噪聲最高頻率fm=50KHz,根據奈奎斯特采樣定 理,采樣頻率fs>2×50KHz=100KHz,這里取fs=128KHz,那么樣本空間大小 N=fs/fa=128000/1000=128。圖7為含有噪聲的原始信號波形,圖8為采用諧波分析法處理后 的信號波形。從仿真結果可知,該方法提高了信號的抗干擾能力,能夠有效抑制高頻干擾、 工頻干擾以及高斯白噪聲對測量的影響。
附圖說明
圖1為具體實施方式一所述的開關觸點接觸電阻動態測量裝置的結構示意圖,
圖2為圖1中所述的移動平臺的結構示意圖,
圖3為具體實施方式一中所述的被測開關電阻測量裝置的測量原理圖,圖中表示 激勵線,表示信號線,附圖標記1-1表示標準電阻,附圖標記1-2表示被測觸點開關, 附圖標記1-5表示被測觸點開關觸點,附圖標記1-3表示一號高速A/D采集器,附圖標記 1-4表示二號高速A/D采集器,
圖4為一個采樣周期信號波形圖,
圖5為采用諧波分析法對數據進行處理中含有噪聲的原始信號圖,
圖6為采用諧波分析法對信號進行頻譜分析得到信號的幅頻曲線圖,
圖7為樣本空間N為128的含有噪聲的原始信波形圖,
圖8為樣本空間N為128,采用諧波分析法處理后的信號波形圖,
圖9為開關示意圖,
圖10為實施例中開關電阻測量誤差分布圖,
圖11為實施例中接觸電阻測試曲線圖,附圖標記31表示上限,附圖標記32表示下限, 附圖標記34表示測量值,附圖標記33表示期望值,
圖12為實施例中觸力測試曲線圖,
圖13為實施例中接觸形成測試曲線圖。
具體實施方式
具體實施方式一:本實施方式所述的開關觸點接觸電阻動態測量方法,它由以下步驟 實現:
將被測觸點開關觸點1-5與標準電阻1-1串聯在電阻測量回路中,該回路中的激勵信號 為正弦激勵信號,控制被測觸點開關觸點勻速閉合,并在閉合過程中實時監測該被測觸點開 關觸點的壓力值,當所述壓力值大于0.1N時,采用高速A/D采集器監測被測觸點開關觸點 兩端的電壓信號,當檢測到正弦信號時,控制被測觸點開關觸點停止運動,完成被測觸點 開關觸點的閉合,采用交流比較法測量被測觸點開關觸點的接觸電阻。
本實施方式中,將固定頻率的正弦激勵施加到取樣電阻與溫度傳感器串聯的回路,當 被測開關斷開時,標準電阻及被測開關兩端沒有電勢差,輸出同時為0;當被測開關按下, 觸點接觸瞬間,測量回路將會有電流流過,假設為Ic,那么正弦激勵將會加載到標準電阻 及被測開關兩端。
具體實施方式二:參照圖4具體說明本實施方式,本實施方式與具體實施方式二所述 的開關觸點接觸電阻動態測量方法的不同點在于,采用交流比較法測量被測觸點開關觸點 1-5的接觸電阻的方法為:
采用兩個高速A/D采集器分別采集標準電阻及被測觸點開關觸點1-5的一個周期內的 端電壓信號,
根據公式:
V 1 M 100 = V 2 M R x , ]]>
獲得被測觸點開關觸點接觸電阻Rx,
其中,V1M、V2M分別為標準電阻及被測觸點開關兩端正弦信號的峰值電壓,標準電阻 阻值為100毫歐,精度為0.01%,溫度系數為0.1ppm/℃。
本實施方式中,啟動測量前首先輸入被測開關坐標位置,測量過程中移動平臺將自動 移動到被測開關的位置,然后裝有力傳感器的Z軸將向下勻速移動,在此過程中實時監測 液晶顯示器中力傳感器的輸出,當力傳感器輸出大于0.1N時,力傳感器接觸到被測開關表 面,二號高度A/D采集器監測開關觸點接觸電阻測量回路電壓,當電阻測量回路檢測到正 弦信號,力傳感器的Z軸停止向下移動,采用交流比較法測量被測開關觸點的接觸電阻。 采用高速A/D采集標準電阻及被測開關兩端一個周期信號,如圖4所示。
具體實施方式三:參照圖1至圖3具體說明本實施方式,本實施方式所述的開關觸點 接觸電阻動態測量裝置,它包括底座4、移動平臺3、力傳感器2、一號支撐板5、二號支 撐板6、滑動絲杠7、兩個滑動導軌8、兩個支柱9、支架1和液晶顯示器,
所述底座4分別通過滑動絲杠、兩個滑動導軌和兩個支柱與一號支撐板5固定連接, 二號支撐板6均嵌套在滑動絲杠和兩個滑動導軌外,支架固定在二號支撐板6的前端,支 架的頂端固定有力傳感器2,
所述力傳感器2的下端相對設置有移動平臺3,所述移動平臺3固定在底座4上,所 述移動平臺3上用于放置被測觸點開關電阻測量裝置,
所述液晶顯示器用于顯示力傳感器2對被測觸點開關的接觸力和被測觸點開關的電阻 值,
移動平臺3包括基座、鐵板、X軸直線滑臺底座3-3、X軸直線滑臺3-8、Y軸直線滑 臺底座3-7、Y軸直線滑臺3-6、滑臺絲杠3-4、滑臺導軌3-5、滑臺電機3-1和接近開關 3-2,
所述在基座的中心位置設置有四個支撐桿,四個支撐桿上設置有Y軸直線滑臺底座 3-7,在Y軸直線滑臺底座3-7的上下側面設置一通孔,在底座上的四個支撐桿內豎直設置 有Y軸直線滑臺3-6,該Y軸直線滑臺3-6的底端設置有擋板,Y軸直線滑臺3-6的右側設 置有滑臺導軌,擋板中心設置有一開孔,Y軸直線滑臺3-6的頂端設置有滑臺電機,電機 中心設置有一開孔,滑臺絲杠通過擋板上的開孔和Y軸直線滑臺底座3-7的通孔連接在滑 臺電機的開孔上,滑臺電機的內側在Y軸直線滑臺3-6的底端和滑臺絲杠的底端設置有兩 個鐵條,兩個貼條的左側為有一通孔的一體件結構,兩個鐵條的右側通過螺栓緊固,
在Y軸直線滑臺底座3-7上設置有四個支撐桿,四個支撐桿上設置有X軸直線滑臺底 座3-3,在X軸直線滑臺底座3-3的兩側面設置一通孔,在底座上的四個支撐桿內橫向設 置有X軸直線滑臺3-8,該X軸直線滑臺3-8的右端設置有擋板,X軸直線滑臺3-8的左側 設置有滑臺導軌,擋板中心設置有一開孔,X軸直線滑臺3-8的頂端設置有滑臺電機,電 機中心設置有一開孔,滑臺絲杠通過擋板上的開孔和X軸直線滑臺3-8底座3-7的通孔連 接在滑臺電機的開孔上,滑臺電機的內側在X軸直線滑臺3-8的底端和滑臺絲杠的底端設 置有兩個鐵條,兩個貼條的右側為有一通孔的一體件結構,兩個鐵條的左側通過螺栓緊固,
鐵板位于X軸直線滑臺底座3-3的中心位置放置,
被測觸點開關電阻測量裝置包括標準電阻1-1、被測觸點開關1-2、一號高速A/D采集 器1-3、二號高速A/D采集器1-4、一號變壓器T1、二號變壓器T2、三號變壓器T3、一號 電壓比較器LM1、二號電壓比較器LM2、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4,
標準電阻1-1的一端同時連接一號變壓器T1的次級線圈的一端和二號變壓器T2的次 級線圈的一端,標準電阻1-1的另一端同時連接二號變壓器T2的次級線圈的另一端、接被 測觸點開關1-2的一端和三號變壓器T3的次級線圈的一端,被測觸點開關1-2的另一端同 時連接一號變壓器T1的次級線圈的一端和三號變壓器T3的次級線圈的另一端,一號變壓 器T1的次級線圈的一端用于連接固定頻率的正弦信號,一號變壓器T1的初級線圈的另一 端連接電源地,二號變壓器T2的初級線圈的一端連接電源地,二號變壓器T2的初級線圈 的另一端連接一號電壓比較器LM1的同相輸入端,一號電壓比較器LM1的反相輸入端連接 電阻R1的一端,電阻R1的另一端同時連接電阻R2的一端、一號電壓比較器LM1的輸出端 和一號高速A/D采集器1-3,
三號變壓器T3的初級線圈的一端連接電源地,三號變壓器T3的初級線圈的另一端連 接二號電壓比較器LM2的同相輸入端,二號電壓比較器LM2的反相輸入端連接電阻R3的一 端,電阻R3的另一端同時連接電阻R4的一端、二號電壓比較器LM2的輸出端和二號高速 A/D采集器1-4。
開關動態性能測試儀設計
開關觸點接觸電阻是在被測開關按下時,當觸點連通瞬間測量,在此過程中還需測得 其接觸力及接觸行程。接觸力F是開關在力的作用下,開關上下觸點逐步接近,當上下觸 點連通時所需要施加的力。接觸行程S是開關在自然狀態下觸點上表面與觸點下表面的距 離。圖9為開關示意圖。
實施例:
開關動態性能測試儀主要測量指標如表1所示。
表1開關動態性能測試儀主要測量指標

接觸電阻動態測量實驗
測量誤差分析
根據測試點選取原則及樣本空間大小選取原則,在量程范圍內選取了14個測試點,分 別為10mΩ、20mΩ、40mΩ、60mΩ、80mΩ、100mΩ、200mΩ、400mΩ、600mΩ、800mΩ、 1Ω、10Ω、30Ω、50Ω,其精度為0.01%,溫度系數為0.1ppm/℃的標準電阻作為被測電阻 進行靜態實驗,從而得到系統的測量誤差。表2為測試結果。
表2電阻測量誤差


圖10為測量誤差分布。
從測試結果可知,當被測電阻小于400mΩ時,系統電阻測量誤差約0.1mΩ,當被測 電阻大于400mΩ時,系統電阻測量誤差逐漸增大,當被測電阻為5Ω時,出現最大測量誤 差,為9.8mΩ。
觸點接觸電阻動態測量實驗
隨機選取了龐巴迪公司委托生產的某種型號開關110支,在開關動態性能測試儀上進 行實驗,實驗內容包括同時檢測開關的接觸電阻、接觸力、接觸行程。實驗結果如圖11至 圖13所示。粗直線表示合格上限,細直線表示合格下限,虛線表示期望值。從接觸電阻測 試實驗結果中可知,選取的110支開關除了34號測量值超出上限,達到51.9mΩ,其余開 關都在允許范圍內,以被測的此種型號開關為例,開關觸點接觸電阻只要在47±3mΩ就滿 足出廠要求。從接觸力測試實驗結果中可知,34號測量開關接觸力超出了上限,其接觸力 為8.8N,測試結果表明34號開關存在裝配缺陷,為不合格開關,其余109支開關接觸力 都在允許范圍內。從接觸行程測試實驗結果中可知,選取的110支開關接觸行程都在允許 范圍內。
從上述實驗結果中可知,雖然只有1支開關不滿足出產要求,但同一批開關其接觸電 阻、接觸力、接觸行程都存在較明顯的波動,這是由于開關觸頭在生產過程中由于材料、 工藝等存在一定的差異導致的。

關 鍵 詞:
開關 觸點 接觸 電阻 動態 測量方法 測量 裝置
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