Способ автоматизированного измерения сопротивления при применении четырёхконтактных устройств
METHOD FOR AUTOMATED MEASUREMENT OF RESISTANCE WHEN USING FOUR-CONTACT DEVICES

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля сопротивления при применении четырехконтактных устройств.
1
2
3
4
4
3
2
1
Известен способ автоматизированного измерения сопротивлений, в котором результат измерений достигается за счет определенной последовательности четырех коммутаций и измерений промежуточных сопротивлений R, R, R, R и расчета искомого значения сопротивления Rx=(R+R-R-R)/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.
1
1обр
2
2обр
3
3обр
4
4обр
Осуществляют 8 измерений значений промежуточных сопротивлений R, R, R, R, R, R, R, R соответственно между контактами 1 и 2, 3 и 4, 1 и 3, 2 и 4:
1
1K
1к1
12
2K
2к2
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R); при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 2 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском
1обр
1K
1к2
21
2K
2к1
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R); при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 2 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском
2
3K
3к1
34
4K
4к2
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 3 и 4 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском
2обр
3K
3к2
43
4K
4к1
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 3 и 4 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском
3
1K
1к1
13
3K
3к2
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 3 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском
3обр
1K
1к2
31
3K
3к1
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 3 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском
4
2K
2к1
24
4K
4к2
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 2 и 4 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском
4обр
2K
2к2
42
4K
4к1
- измеряется значение сопротивления R=(R+R+R+R+R), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 2 и 4 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском
где:
1к1
1к2
2к1
2к2
3к1
3к2
4к1
4к2
R; R; R; R; R; R; R; R - неизвестные значения сопротивлений линий связи и сопротивлений ключей мультиплексора;
1K
2K
3K
4K
R; R; R; R - 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:
1К
2К
12
13
24
3К
4К
34
1к1
1к2
2к1
2к2
3к1
3к2
21
31
42
4к1
4к2
43
При этом число уравнений для данной совокупности измерений промежуточных значений сопротивлений меньше числа неизвестных сопротивлений R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R, R.
Решение (9):
Таким образом,
24
23
34
42
32
43
13
12
23
31
21
32
С учетом того, что при последовательном расположении сопротивлений R=R+R, R=R+R, R=R+R, R=R+R
23
34
32
43
12
23
21
32
34
43
12
21
R=R+R+R+R+R+R+R+R-R-R-R-R,
23
32
изм
а также с учетом того, что R и R - это значения среднего арифметического значения сопротивления между контактами 2 и 3 измеренные при прямом и обратном токе, среднее арифметическое значение сопротивления R 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.