智能型导通电阻测试仪的设计与实现

李 健，李自荣，赵 文

（中国空空导弹研究院，河南洛阳 471099）

0 引 言

GJBZ188A《飞机／悬挂物电气连接系统接口要求》使一种飞机与多种悬挂物相兼容，也使一种悬挂物与多种飞机相兼容，它满足了飞机及悬挂物种类日趋多样化、功能日趋复杂的需求［1，2］.它的电气性能将对飞机／悬挂物系统产生决定性的影响，其中导通电阻的大小反映出电信号接触偶的接触情况，如果导通电阻过大，容易造成接触不良，如何在不同的工作环境中快速准确地对毫欧级的导通电阻进行测试成为科研人员面临的一个重要问题.

利用毫欧表可以对导通电阻进行准确测试，但是人工无法在高低温、振动等恶劣环境中操作毫欧表，无法适应快速复杂的生产流程.本文针对这种需求，提出了一种基于该接口的导通电阻测试方法.

1 系统原理

GJBZ188A接口中的电气信号主要可分为直流供电信号、交流供电信号、多路总线、地址信号、联锁及联锁回线、投放允许、低带宽光纤通道，本文针对除光纤通道、高带宽和结构地外的电气信号进行测试.

导通电阻测试仪主要工作原理如图1所示，系统主要由电源模块、计算机与外设、数据采集模块、继电器模块和功率电阻模块构成.在系统测试时，将GJBZ188A接口中的电气信号分为直流通道、交流通道、总线通道、地址通道和其它通道，其中其它通道包括联锁，联锁回线，投放允许和低带宽信号.在计算机的控制下分别对不同通道配置不同的负载，注入电压，形成不同的电流，通过计算环路电流，利用高精度数据采集器采集电流在不同导线上的电压降，消除各通道上的误差后，根据欧姆定律计算出每一路导线上的导通电阻.将每一路导线上的导通电阻汇总整理成电子表格，最终通过外设输出打印等.

图1 导通电阻测试仪主要工作原理Fig.1 Working principle of conduction resistance tester

2 测试原理

GJBZ188A接口中供电信号导通电阻较小，一般不超过100 mΩ，其它信号导通电阻一般为100 mΩ～300 mΩ，根据电气信号的不同特性，导通电阻测试仪采用直接采集法和间接采集法对导通电阻进行测试.

2.1 直接采集法

图2 直接法Fig.2 Direct measurement method

对于28 V电源1及其回线、28 V电源2及其回线和270 V DC电源及其回线采用直接采集导线电压降的方法，测试原理见图2.

以28 V电源1及其回线为例说明电路的工作原理：R为28 V电源1及其回线的导通电阻，RL为两个27Ω／50 W负载电阻并联.供电前采集回路电阻值；闭合继电器K，提供28 V直流供电，通过供电通道采集电压值，消除数采本身的旁路电阻和通道误差后，计算环路电流I，通过采集上接口和下接口之间的电压降ΔV1和ΔV2，计算导通电阻R1＝ΔV1／I和R2＝ΔV2／I.该方法不受测试电缆的影响，利用双端数采通道直接计算电缆的导通电阻.28 V电源2及其回线和270 V DC电源及其回线原理相同.

2.2 间接测试法

对于交流通道，总线通道，地址通道和其它通道采用间接法采集导线电压降，原理见图3.

图3 间接法Fig.3 Indirect measurement method

以地址信号为例说明电路的工作原理：R为地址信号及其回线的导通电阻，R1～R8为串联在被测电缆之间的大功率限流电阻，其中R1为两支9Ω／50 W功率电阻并联，R2～R8为1Ω／20 W功率电阻.供电前采集环路电阻值R；闭合继电器K，提供28 V直流供电，采集电压值V，消除数采通道误差后，计算环路电流I＝V／R，通过采集上接口和下接口电压值U i和（i＝1，2，3，4，5，6，7），计算两个采集点之间的电压降ΔV i＝U i－，计算可得地址信号及其回线的导通电阻Ri＝ΔV i／I，Ri为上接口与下接口之间的导通电阻，消除数采本身的旁路电阻和通道误差后，根据内部电缆与测试电缆之间的长度比例，利用单端数采通道之间的电压差间接计算出导通电阻R.交流通道，总线通道和其它通道的测试原理相同.

3 数据分析

导通电阻测试仪利用以上两种方法设计而成，编写了上位机软件，在常温条件下对电缆进行自动导通电阻测试，电缆长度2.3 m，测试数据见表1.其中基准值和测试值分别是毫欧表和测试仪的测试结果.测试数据的分布情况见图4，误差分布情况见图5.

图4 导通电阻基准值与测试值Fig.4 The conductive resistance of the reference value and test value

图5 导通电阻绝对误差与相对误差Fig.5 The conduction resistance of absolute error and relative error

试验数据表明，直接法与间接法均能够对导通电阻进行准确的测试，导通电阻测试仪在41 mΩ～203 mΩ范围内测试值与基准值吻合的比较好，在41 mΩ～83 mΩ时，直接法的最大绝对误差是6 mΩ；在85 mΩ～203 mΩ，间接法的最大绝对误差是15 mΩ.直接法对导通电阻的测试更加准确，但是需要更多的双端数采；间接法也能够达到相当的测试精度，对双端数采的需求较少.在实际工作中可以根据测试精度的要求和单端、双端数采配置情况进行灵活安排，以满足不同的需要.

进一步的试验表明在20 mΩ～550 mΩ范围内，导通电阻测试仪可以达到同样的测试精度.

表1 常温导通电阻值Tab.1 The value of conductive resistance in ordinary temperatures

4 结 论

以GJBZ188A接口电气特性为对象，研究并设计了一种导通电阻测试仪，该测试仪将导通电阻测试与计算机结合起来，具有良好的环境适应性，能够在多种环境下快速准确地对导通电阻进行测试，该方法也可以对其它类型的电缆进行导通电阻测试，具有良好的发展前景和应用价值［3］.

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