電阻測量論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇電阻測量論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

【關鍵詞】電流互感器；絕緣電阻

電流互感器是發電廠和變電站的重要設備，產品性能的好壞對電力系統的安全穩定運行有重要影響。出廠試驗是保證產品性能的重要一環。而絕緣電阻試驗是其他高壓試驗的基礎，是一項簡便而常用的試驗方法，下面就生產過程中遇到的問題對絕緣電阻測量進行系統說明。

1測量原理

絕緣就是不導電的意思，世界上沒有絕對“絕緣”的物質，在絕緣介質兩端施加直流電壓時，介質中總會有電流流過。這個電流可以看成由三種電流組成：由電導決定的漏導電流、由快速極化決定的電容電流和緩慢極化產生的吸收電流。其中漏導電流不隨時間而改變，電容電流瞬間即逝，吸收電流隨加壓時間逐漸衰減，這個時間與試品的電容量有關，電容量越大，衰減時間越長，研究表明，吸收電流與被試設備受潮情況有關，吸收電流與時間的曲線叫吸收曲線。不同絕緣的吸收曲線不同，對同一絕緣而言，受潮或絕緣有缺陷時，吸收曲線也不相同，因此，可以通過吸收曲線來判斷絕緣的好壞。

2使用儀表

目前常用的儀表是手搖式兆歐表，從外觀上看有三個接線端子，它們是“線路”端子L-接于被試設備的高壓導體上；“地”端子E-接于被試設備的外殼或地上；“屏蔽”端子G---接于被試設備的高壓護環上，以消除表面泄漏電流的影響。兆歐表的內部結構是由電源和測量機構組成。電源是手搖發電機，測量機構為電流線圈和電壓線圈組成的磁電式流比計機構。當搖動兆歐表時，發電機產生的電壓施加試品上，這時在電流線圈和電壓線圈中有兩個電流流過，將會產生兩個不同方向的旋轉力矩，二者平衡時指針指示的數值就是絕緣電阻的數值。隨著科技的發展，目前數字式兆歐表已經問世，其量程可以切換，測量速度快而且準確，體積小、質量輕，適合現場使用。我們使用的是ZC-7型手搖兆歐表，電壓為2500V。

3影響絕緣電阻測量的因素

3.1濕度的影響隨著周圍環境的變化，電力設備的吸濕程度也隨著發生變化。濕度增大時，絕緣因毛細管的作用，將吸收較多的水分，使電導率增加，降低了絕緣電阻的數值，尤其對表面泄漏電流的影響更大。電流互感器的制作過程中，最容易吸濕的階段是出罐后的裝配過程。因此，裝配時，應選擇晴好的天氣而且器身暴露在空氣中的時間不宜過長。

3.2溫度的影響對于電流互感器這種使用富于吸濕的材料，其絕緣電阻隨著溫度的升高而減小。一般來講，溫度變化10度，絕緣電阻的變化達一倍。每次測量不可能在同一溫度下進行，因此，必要時應對絕緣電阻數值進行溫度換算。

3.3表面臟污的影響試品表面臟污會使表面電阻率大大降低，使絕緣電阻下降，在這種情況下必須消除表面泄漏電流的影響，以獲得正確的測量結果。

3.4殘余電荷的影響對有殘余電荷被試設備進行試驗時，會出現虛假的現象，當殘余電荷的極性與兆歐表的極性相同時，會使測量結果虛假的增大。當殘余電荷的極性與兆歐表的極性相反時，會使測量結果虛假的減小。因此，對大容量的設備進行絕緣電阻測量前，應對設備進行充分的放電。

此外，兆歐表的連線鉸接或拖地也會使測量結果變小，外界電場的干擾以及測量時L端子和E端子接反都會對結果產生一定的影響，測量時應全面考慮，綜合判斷。

4電流互感器絕緣電阻的測量

電流互感器絕緣電阻的測量包括一次對二次及地、二次之間及對地、一次段間，以及生產過程中的儲油柜、二次接線板和底座等。要做出正確的判斷除了解上述影響絕緣電阻的因素還必須知道電流互感器的整體結構及原理，此外，對于生產過程中的干燥工藝、組裝過程中臟污等也會影響測量結果。例如，2002年曾發現一臺電流互感器二次某一個繞組對地的絕緣電阻不合格，經仔細檢查發現為組裝過程中不慎將一個細小的小銅絲短路于二次繞組和接線板之間，去除后再次測量，結論合格。絕緣性能是產品質量的重要指標，因此應嚴格控制出廠試驗這一關。5結論

測量絕緣電阻是進行工頻耐壓、介質損耗、局部放電等其他高壓試驗的基礎，它具有測量簡便、易于發現絕緣的缺陷的優點。但必須了解它的測量原理以及對測量結果的綜合判斷，這樣才能得到正確的結論。

6參考文獻

1陳化鋼.電力設備預防性試驗方法.北京：中國科學技術出版社，2001

2邱昌容，曹曉瓏.電氣絕緣測試技術.北京：機械工業出版社，2001

許婧，王晶，高峰，束洪春.電力設備狀態檢修技術研究綜述［J］.電網技術，2000，（8）

篇(2)

石英晶體元件是現代電子技術領域中一種應用最廣泛的基礎元件之一。與其他頻率元件相比，壓電石英晶體有著很高的頻率穩定度和極高的品質因素。頻率高度穩定的石英晶體已被廣泛應用于通信技術、測量技術、計算機技術等領域，它可為各種應用提供精確定時或時鐘基準信號[1]。

石英晶體生  本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT產中，要進行石英晶體微調、石英晶體分選等多個重要的生產加工環節。在不同的生產加工環境中，用到的石英晶體測試環境是不一樣的。石英晶體微調環境要使用帶兩個金屬夾片的測試夾具，該測試夾具間存在著雜散電容，其必然會對精確測量石英晶體元件的參數造成影響。

目前，我國作為石英晶體生產元器件生產大國，雖然總體產量很高，但與發達國家相比，產品質量、技術水平和科研能力等存在較大的差距，特別是石英晶體電參數測試技術和設備的水平較低[2]。目前國內石英晶體電參數測試設備大多依賴進口，這些設備價格昂貴，嚴重限制了我國石英晶體制造行業的發展。目前國內研制的石英晶體測試儀器，對于測量夾具電容采用的是單點校準方法，每測量一個頻率的晶體元件都要進行一次附加相移補償，制約著測試系統的應用普遍性。因此，測量夾具電容對石英晶體頻率測量的影響與補償方法的研究，對于提高石英晶體串聯諧振頻率測量水平具有十分重要的意義。

1 基本測量原理

1.1 石英晶體的等效電路模型

石英晶體具有壓電效應，當給石英晶體加一交變電場時，石英晶體將產生機械振動，機械振動通過壓電效應與系統相耦合，其效果相當于在電路中串一個由電阻、電容和電感組成的回路，等效電路模型如圖1所示。

圖1中：C0為石英晶體兩極間的電容，稱為石英晶體的靜電容，值為幾個pF；C1為石英晶體的動電容，其范圍10-1～10-4 fF；L1稱為石英晶體的動電感，其范圍10-5～10-3 H；R1表示晶體在振動時的損耗，稱為石英晶體的串聯諧振電阻，其范圍在101～103 Ω之間。

1.2 π網絡法的測量原理

石英晶體具有壓電效應，當其施加于交變電場中時，它就可以等效于由電阻、電容和電感組成的LC回路。該回路有一固有串聯諧振頻率，當電路諧振時，石英晶體對外呈純電阻狀態，且阻抗最小。本研究采用IEC推薦的π網絡[3]，如圖2所示，π網絡由對稱的雙π型回路組成，R1，R2和R3構成輸入衰減器，R4，R5和R6構成輸出衰減器，它們的作用是使π網絡的阻抗與測量儀表的阻抗相匹配，衰減來自測量系統的反射信號。Y1為被測石英晶體，Va為π網絡輸入矢量電壓信號，Vb為輸出矢量電壓信號。

在測量時，通過不斷改變Va的頻率，并檢測Vb的幅值以及Va和Vb的相位差，當Vb幅值達到最大或者相位差為零（理論上，兩者對應的頻率相等）時，π網絡處于諧振狀態，此時Vb信號的頻率就為石英晶體的串聯諧振頻率，這就是π網絡法的測量原理。

1.3 串聯諧振電阻的測量原理

在圖2所示理想狀態下的π網絡模型中，Va，Vb分別為π網絡輸入端和輸出端電壓，利用節點電壓法可得石英晶體等效阻抗Ze為：

[Ze=2KVaVb-1?Zs]

式中：Zs為π網絡等效阻抗，當π網絡為純電阻網絡時其值約為25 Ω，K為常數，是在初始校準，把25 Ω基準電阻器插入π網絡時，輸出通道與輸入通道電壓讀數的比值。石英晶體處于串聯諧振狀態時，Zs即為石英晶體串聯諧振電阻[4]。故用π型網絡零相位法測量石英晶體元件諧振電阻的基本步驟如下：

（1） 把25 Ω基準電阻器插入π網絡，分別記下A道和B道的電壓讀數Va0和Vb0，計算：[K0=Vb0Va0]；

（2） 用被測晶體元件替換基準電阻器插入π網絡，讀出相位差為零時的頻率值，并分別記下A道和B道電壓讀數Va和Vb；

（3） 用式（1）計算諧振電阻：

[R1=2K0VaVb-1·t×25 Ω] （1）

2 測試夾具電容對串聯諧振頻率測量的影響及

補償

2.1 誤差分析

理論上，石英晶體處在串聯諧振狀態時，它對外呈純電阻特性，阻抗最小，輸入信號Va經過π網絡時壓降就最小，也即Vb達到最大。 在實際測量中，由于測量夾具電容、引線對地電容以及引線電感的存在，π網絡并不是純電阻網絡，它會產生附加的相移，根據π網絡零相位法的測量原理，當待測石英晶體處于串聯諧振狀態時，π網絡兩端信號的相位差為零。但由于π網絡本身附加相移的存在，此時石英晶體沒有處于串聯諧振狀態。根據課題前期研究成果可知π網絡實際等效電參數模型如圖3所示。

在石英晶體微調測試環境下，使用的測量夾具是兩塊相對的金屬片，這時測試夾具間引入的電容會較大，會對測試結果有很大影響。而IEC標準中所提出的測量方法中規定接觸片之間的雜散電容應小于0.05 pF，但是在實際成品測試環境下，金屬片之間的電容達到了4.65 pF。因此，在這種測試條件下，需要考慮這種并電容的影響。在假設其他影響因素不存在的情況下，單獨分析研究測量夾具電容CX的影響。

通過不斷改變輸入信號的頻率，測試輸入信號和輸出信號的相位差是否為零，來判斷待測石英晶體是否處于諧振狀態，當石英晶體兩端相位差為零時表示石英晶體已處于諧振狀態，即：

[tanφ= 2L1ω2C0′C1+L1ω2C21-R21ω2C0′C21-ω4C0′C21L21-C0′-C1R1ωC21=0] （2）

由式（2）得：

式中：[C0′=C0+CX]。

在實際測量中，由于引入金屬片之間的電容CX，也就是使并電容C0的值變大。顯然在這種測試條件下，用π網絡零相位法測得的串聯諧振頻率的值與理想電路模型下的理論值有誤差。

2.2 硬件補償

根據石英晶體串聯諧振頻率測量原理，在金屬測量夾片引入電容，使并電容C0變大，而其他參數不變的情況下，需通過適應改變串聯諧振電阻R1的值對串聯諧振頻率的測量進行補償。

如圖4所示，采用并聯電阻的方法，對CX進行補償。并聯電阻RP之后，會使輸出電壓Vb變大。根據石英晶體諧振電阻R1的測量方法，計算出的諧振電阻R1值會變小。通過這種對CX的補償，可以使之能夠在串聯支路的頻率的零相位處直接測量串 聯諧振頻率。石英晶體元件理想電路模型兩端間的阻抗：

[ZAB=1jωC0R1+jωL1-1ωC1R1+jωL1-1ωC1-1ωC0=Re+jXe] （4）

由式（4）可得：

[tanφ=2L1ω2C0C1+L1ω2C21-R21ω2C0C21-ω4C0C21L21-C0-C1R1ωC21] （5）

并聯電阻RP對CX進行補償后，在串聯諧振頻率附近，整個被測電路（晶體元件和調諧到晶體頻率的并聯補償電路）的相位由下式給出：串聯諧振頻率是在規定條件下晶體元件本身的電納等于零的一對頻率中較低的一個。根據π網絡零相位法測量串聯諧振頻率的測量原理可知，當理想電路模型的相位差為零時輸入的頻率就是需要測量的串聯諧振頻率。比較兩式的分子項可知，要想使串聯諧振頻率得到補償，即[ω=ωP]，需相應調整諧振電阻[R1′]的值，來抵消引入電容CX的影響，使之能夠在串聯之路的頻率的零相位處直接測量。

2.3 測量數據建模

要消除π網絡測量夾具間引入電容CX帶來的影響，根據π網絡零相位法測量石英晶體串聯諧振頻率的測量原理公式可知，需在諧振電阻的數值上進行相應的改變來補償靜電容對串聯諧振頻率測量值的影響。實驗過程中，采用Multisim電路仿真軟件對電路進行仿真分析，輸入端使用1 V輸入電壓，在電路輸出端放置一個“測量探針”，運用“AC Analysis”法進行仿真分析，即可得到輸出電壓值，從而計算出諧振電阻的值。以51.2 MHz石英晶體為例具體說明。250B測量系統對石英晶體測量結果為：Fr=51.30 825 083 MHz，L1=5.66 mH，C0=4.4 pF，C1=1.7 fF。

（1） 把25 Ω基準電阻器插入π網絡，輸入電壓Va0使用1 V，記下輸出電壓度數：Vb0=0.033 V，計算K0：K0=Vb0/Va0=0.033；

（2） 將晶體元件插入π網絡中，讀出相位差為零時輸出電壓值Vb：Vb=0.032 V，此時讀出串聯諧振頻率：Fr=51 308 240.82 Hz；?。?） 計算理想狀態諧振電阻：

R1=[2K0（Va/Vb）-1]×25=25.628 Ω；

（4） 引入電容CX為4.65 pF，電路中并聯可變電阻進行補償，改變補償電阻的值，使測量出相位差為零時的串聯諧振頻率值為51 308 240.82 Hz，分別記錄此時的補償電阻RP和輸出電壓Vb：RP=70 Ω，Vb=0.038 V；

（5） 計算補償電路中諧振電阻的值：

[R1′=2K0VaVb-1×25=18.716 Ω]

RP即為所需的補償電阻。為了提高測量精度，可對不同頻段的晶體分別求得補償電阻，然后取平均值作為最終補償電阻。

3 實驗結果

用帶有補償電阻的測試π頭對6只不同頻段的石英晶體的串聯諧振頻率進行測試，并與美國S&A公司的250B型π網絡石英晶體測試儀的測試結果進行比對，測試結果如表1所示。

表1 比對測量實驗結果

從實驗結果可以看出，采用硬件補償后石英晶體串聯諧振頻率的測量精度可以達到±2×10-6，補償效果較好。

4 結 論

由以上分析可知，π網絡中測量夾具間引入的電容對石英晶體串聯諧振頻率的測量是有影響的，如不對其進行適當的補償，測量結果會有很大的誤差，尤其是對高頻率的石英晶體的測量。采用以上補償方法可以很好的補償夾具間電容對測量結果的影響。

參考文獻

[1] 楊軍.晶體的雜散阻抗對晶體測量參數的影響[J].測試技術學報，2008，22（6）：499?504.

[2] 李璟.石英晶體負載諧振電阻測試技術研究[D].北京：北京信息科技大學，2009.

： IEC， 1989.

[4] IEC. IEC 60444?4， Method for the measurement of the load resonance frequency FL， load resonance resistance RL and the calculation of other derived values of quartz crystal units， up to 30 MHz [S]. [S.l.]： IEC， 1998.

[5] 王艷林，李東，劉桂禮.石英晶體測試中的π網絡零相位檢測技術[J].航天制造技術，2004（2）：16?20.   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT

[6] 劉解華，張其善，楊軍.石英晶體元件串聯諧振頻率快速測量技術的研究[J].中國測試技術，2006，32（2）：58?61.

[7] 王艷林，王中宇，李東，等.石英晶體動態電容的測試方法研究[J].計算機測量與控制，2011，19（1）：39?43.

篇(3)

論文關鍵詞：利用歌訣復習物理實驗

 

物理學是一門實驗科學。物理實驗為理性認識提供了發現物理規律所需的感性材料、檢驗物理理論和假說的正確依據、開拓了物理學應用的新領域。在新課標高考中實驗考查占有的比例逐年增加，與傳統考查相比有下列趨勢：①從機械記憶實驗轉向分析理解實驗、理解物理實驗原理轉變。②從既定的學生分組實驗轉向變化的創新實驗。既定的學生分組實驗已經從高考試題中逐漸退出，取而代之的是學生尚未接觸過的實驗，而與學生做過的實驗有著聯系的實用性、創新性實驗。從考查內容上看呈現如下特點：①實驗的基本原理和思想方法是考查的核心內容。②實驗數據處理是實驗的重要環節，也是高考的重要方面。③基本儀器的使用是高考的熱點。④實驗的實際操作是考查的重點。⑤設計性實驗是考查的難點。面對這些方面，學生感到慌亂，沒有行之有效的復習方法cssci期刊目錄。結合實際我采取了利用歌訣復習物理實驗，收到了較好的效果。

在復習《驗證牛頓第二定律》時，利用了這樣的歌訣：控制變量法，驗證牛二律；實驗第一步，平衡摩擦力；合力等于盤碼重，必須滿足關系式（m?M）; 驗證a­M成反比，注意選好坐標系。這一歌訣的第一句“控制變量法”，說明了本實驗的實驗思想方法，即“控制變量法”；第二句“驗證牛二律”，說明了本實驗的實驗目的，即“驗證牛頓第二定律”；第三四兩句“實驗第一步，平衡摩擦力”，強調了本實驗的注意事項之一，即消除摩擦力對實驗結果的影響；第五六兩句“合力等于盤碼重，必須滿足關系式（m?M）”，說明本實驗中小盤及砝碼的總重力視為小車受到的拉力，必須滿足關系式（m?M）；第七八兩句“驗證a­M成反比，注意選好坐標系”，說明本實驗中在處理數據時，a­M圖像是曲線，尋找關系不夠明顯，為了解決這一問題，縱軸選a，橫軸選，這樣就可化曲為直，很直觀地發現a和M的反比關系。利用了這一歌訣，不僅本實驗的實驗目的思想方法、注意事項、數據處理技巧等都進行了復習，而且提高了學生學習興趣，從而使學生在輕松的情況下掌握了本實驗的知識，提高了學習效率。

在復習《測定金屬的電阻率》時，利用了這樣的歌訣：兩個定律把ρ測，測U測I測直徑；測D（直徑）要用測微器，讀數規則要注意；L測量莫松動初中物理論文，為減誤差A外接；通過電流要適宜，變阻器使用記心中。第一句“兩個定律把ρ測”，兩個定律說明了本實驗的實驗原理，即電阻定律和歐姆定律，把“ρ測”說明了本實驗的目的，即測定金屬的電阻率；第二句“測U測I測直徑”，說明了本實驗需要測量的物理量，即導體兩端的電壓、通過導體的電流以及導體的直徑；第三四兩句“測D（直徑）要用測微器，讀數規則莫忘記”，強調了本實驗應用的一個重要儀器―螺旋測微器以及螺旋測微器的讀數規則；第五句“L測量莫松動” 強調測量長度時一要注意是接入電路中的有效長度，二要注意測量時導體不能松動；第六句“為減誤差A外接”，伏安法測電阻，測量電路中電流表有外接法和內接法，本實驗中為了減小誤差測量電路中的電流表要用外接法；第七句“通過電流要適宜”，在用伏安法測量電阻時，通過待測導線的電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中明顯增大；第八句“變阻器使用記心中”，變阻器接入電路中有分壓式和限流式，在本實驗中，由于待測導線的電阻不大，變阻器接入電路時用限流式。利用了這一歌訣，使學生快速掌握實驗原理、思想、注意事項，提高了學習效率。

除了上述實驗外，其它一些實驗也可以采取這一方法復習。如《驗證力的平行四邊形定則》歌訣：白紙釘在木板處，兩秤同拉有角度，讀數畫線選標度，再用一秤拉同處，作出力的矢量圖。如《研究勻變速直線運動》歌訣：測a要用計時器（打點計時器），速度等于位移時間比，使用刻度尺量位移，打點周期0.02秒，交流電壓4—6伏，利用推論（?s=aT2）求加速度。

利用歌訣復習物理實驗，可以提高學生學習實驗的興趣，提高學生學習效率，但是教師要對學生做好引導，要掌握的是實驗思想、實驗原理、實驗方法及實驗數據處理技巧，結合實驗操作，必能獲得好的效果。

篇(4)

論文關鍵詞：實習,兆歐表,選擇,使用

 

兆歐表俗稱搖表，是電工常用的一種測量儀表。兆歐表主要用來檢查電氣設備、電氣線路對地及相間的絕緣電阻，以保證這些電氣設備、線路工作在正常狀態，避免發生電氣設備損壞及人身觸電傷亡等事故。本文根據電工實習課絕緣電阻測量方法的教學大綱要求，詳細分析兆歐表的選擇方法及使用操作步驟。

一、兆歐表的選擇

根據被測對象的額定工作電壓來選擇相對應的兆歐表。兆歐表按其輸出電壓分類，常用的規格有250V、500V、1000V、2500V、5000V等多種。當被測對象工作電壓較低時，可選擇250V兆歐表。我國交流供電大多為三相380V（單相220V），因此一般選用500V兆歐表，這是廣大電工及電氣設備維修人員必備的測量儀表。而1000V、2500V、5000V主要用于工作電壓較高的電氣線路上，供專業電氣測試人員使用。

電阻量程范圍的選擇。搖表的表盤刻度線上有兩個小黑點，小黑點之間的區域為準確測量區域。所以在選表時應使被測設備的絕緣電阻值在準確測量區域內。

有些兆歐表的起始讀數不為零而為1MΩ或2MΩ。如使用該類兆歐表測量在潮濕環境下的電氣設備、線路就有可能造成誤讀為零兆歐的誤判。因此一般電工和維修人員在選擇兆歐表時，都選擇測量范圍為0～200MΩ或0～500MΩ的兆歐表。

國產兆歐表型號、主要參數及適用范圍如附表所示。

型號

額定電壓

測量范圍

準確度等級

ZC251

100V

0～100MΩ

1.0

ZC252

250V

0～250MΩ

1.0

ZC253

500V

0～500MΩ

1.0

ZC254

1000V

0～1000MΩ

1.0

ZC263

500V

0～200MΩ

1.0(0～600V交流)

ZC283

500V

0～200MΩ

1.0

DY30

500V、1000V、2500V

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【關鍵詞】過套管測井;刻度系統;漏電流;地層電阻率;采集系統

引言

過套管電阻率測井技術是我國正在研究的高新技術之一。其中俄羅斯的CHFR與斯倫貝謝過套管電阻率測井系統是國內外開發比較成熟的技術，是通過測量套管上的電壓降從而達到測量地層電阻率。但是測量的有用采集信號在納伏級容易受到各種干擾，因此建立了刻度系統間接測量漏電流，從而減少誤差。過套管電阻率測井刻度系統提供儀器標定與檢測的試驗平臺，在分析過套管電阻率測井方法的基礎上，提供儀器性能測試、測量精度標準;實現儀器準確度的檢驗;優化性能指標參數。關鍵技為漏電流的精確測量，極微弱信號的采集和處理和刻度池實現不同地層介質的模擬

1.過套管電阻率測井技術的測井原理

簡單的來說，過套管電阻率測井原理就是在套管內通過測量套管上的電壓降從而達到測量地層電阻率目的。如圖1所示，如果有電流被注入套管，大部分電流會沿套管向上或向下流動，只有一小部分的電流泄露到周圍地層.如果能測量出在Z長度范圍內泄露電流的大小以及中點出的電壓V，這樣就可以計算出可視電阻率，公式如下：

2.過套管電阻率測井刻度系統

應用TMS320F2812DSP作為主控芯片設計出刻度系統如圖1所示，該系統應實現對套管微弱電壓信號的采集與處理，并將處理后的數據傳輸到數據傳輸總控制模塊，數據傳輸控制模塊再將數據傳輸到上位機。

圖1 刻度系統的總體設計

構建過套管電阻率測井刻度系統仿真過套管電阻率測井儀的測井過程，就是在模擬真實套管的環境中，模擬不同地層介質漏電流的條件，模擬不同介質的測試環境，模擬過套管測井儀的數據采集與數據處理的能力。

過套管電阻率測井刻度系統主要由信號調理、信號采集、信號處理、地面控制、信號傳輸、地層介質模擬器以及精密電阻陣列或刻度池等構成。

3.地層漏電流I用精密電阻陣列來計算

考慮到地層視電阻的測量準確度主要取決于地層漏電流I的測量準確度，因此對漏電流和由漏電流計算得到的電阻率進行雙重標定，以確定最終的刻度系數。這是與一般測井儀不同之處。

圖2 測量地層漏電流的模型

且：

從而得到：

式中Rw為圍巖電阻，Rt為地層視電阻，R為套管電阻，I為地面激勵電流，I為地層漏電流;

實際工程操作中我們應用集中參數代替分布參數，將各電極之間的套管的電阻作為一個整體進行計算，從而建立上圖漏電流刻度模型，上圖式為理論標定標準，利用節點法推算出漏電流與大電流激勵源提供的電流的對應方程;因為I為納伏級別，容易受到干擾所以在選定標準電阻Rt上加一個精確電壓表從而間接實現漏電流的測量，再與理論值進行標定，得到刻度系數K1=Rw/（Rw+Rt）。此方法的優點在于去掉了上圍巖電阻，從而減少了電流的消耗，從而降低了功率。

4.采集

研究微弱信號（套管測井過程中位微弱信號）采集技術，以及信號特性和采集要求，選取合適的器件，構建圖6流程圖完成模擬和數字電路設計和調試工作，包括24位的-∑ADC模數轉換，DSP控制.

微弱信號經過前置放大、單端轉差分調理后，首先要對其進行模數轉換，且要求高精度.傳統模數轉換有并行、逐次逼近型、積分型也有近年發展起來的-∑和流水線型.24位的-∑ADC1274采用了極低位的量化器，從而避免了制造高位轉換器和高精度電阻網絡的困難;另一方面，因為采用了-∑調制技術和數字抽取濾波，可以獲得極高的分辨率，并且不會對抽樣值幅度變化敏感.內部具有自校準、系統校準等其它校準來減少誤差;因此我們選用了TI推出的多通道24位工業模數轉換器.

5.驗證試驗

采用TMS320F2812DSP為核心芯片開發制造的過套管電阻率測井刻度系統，實現了對儀器的精確刻度，完成了對微弱信號的采集處理;根據所測的電壓值得到的漏電流來計算地層電阻率的值，最后進行了系統試驗，實驗結果表明，地層電阻率測量可達到100Ω，整個系統測量精度滿足設計要求且工作穩定.

6.結論

為了保證石油測井儀器測量參數的準確性與維護量值體系的統一，就必須對測井儀器進行刻度，未經刻度標定的測井裝置是不可信的?？潭妊b置是指用于刻度測井儀的、具有已知準確性而穩定的量值的標準物質、裝置或物理模型，不同類型的測井儀器具有各自的刻度裝置。井下儀器可以通過刻度檢測出工作是否正常。對于每種井下儀器的刻度高值和低值，都要求有一定的精度范圍.超出這個范圍內，則認為出現故障。

參考文獻

[1]Realization of foreign fiber detecting algorithm based on ADSP-BF533 [J].IEEE Computer Society，2009，16（8）.

篇(6)

論文關鍵詞：模塊化設計，力傳感器實驗平臺，計算機實時測量，軟件數值處理

 

0引言

隨著電子測量技術的不斷發展，越來越多的電子測量新技術也不斷地應用到物理實驗中，特別是物理實驗儀器，目前大多數的實驗儀器越來越往一體化方向發展，一個實驗或多個實驗只要在一臺儀器就可以完成，這種儀器的優點是講義容易編寫，儀器維護管理也比較方便，但它的不足之處是淡化了物理實驗思路、過程和物理實驗本身具有的幫助學生提高實驗技能和培養科研素質的作用。由這種實驗儀器開出的實驗項目，學生只要通過簡單的連線就能得出測量結果，面對這樣的實驗，比較多的同學反映，雖然可以較快地完成實驗，但體會不了其實驗思路，學不到實驗方法、技能，也提不起興趣。因此，更多的學生只是為了實驗而實驗，自然也就達不到做實驗的目的。這樣的項目，效果不佳，不利于培養學生的動手能力和獨立思考能力。因此，作者對原有的一體化傳感器實驗儀的力傳感器實驗部分進行有效的改進，應用模塊化的實驗思路提出一種改進方法，該方法按模塊化組合的方式構建了即可獨立使用又能組合在一起的實驗平臺，同時在檢測電路方面引入了數據采集和計算機通信等具有現代電子測量新技術的內容，使該實驗不但具有清晰模塊化物理思想又可以讓學生通過實驗學習到新技術、新知識，而且還能培養學生的獨立思考分析能力，在實驗過程中可對測量結果自行分析并進行修正，重復實驗，以達到最佳實驗結果，培養和提高了他們自主實驗的能力。下面介紹其原理、方法。

1實驗原理

在力學中用來作稱量或者做微小應變力測量的器件和材料有很多，金屬應變式電阻應變片是常用的測量材料之一，其原理是應用金屬的電阻應變效應。假設有一段截面積為S，長度為L的電阻絲，在未受壓力時，其原始電阻為R，當電阻絲受外力應變時，其長度變為，面積相應減小，電阻率則因晶格發生變化而改變，如果其變化量為，則由大量實驗可以證明：，其中稱為電阻的靈敏系數。

由金屬箔應變片做成的應變片力傳感器正是基于這樣的原理做成的，它由基底、敏感

柵、覆蓋層和引線等組成。本實驗采用由這種金屬箔應變片做成的雙孔壓力傳感器，其示意如圖1所示，這種傳感器的上梁表面和下梁表面對稱地貼有四片金屬箔式應變片。當我們在傳感器的承重圓盤上增加法碼時，粘貼在上表面的兩片應變片將受到拉伸，粘貼在下表面的兩個應變片將受到擠壓，它們的電阻值將發生變化，通過測量電路就可以將電阻的應變量轉換成電壓信號輸出在儀表上顯示。圖2~4為幾種常用的電路檢測方法，其中和組成調零電路，以減小電路產生的誤差，提高檢測精度。

圖1 雙孔壓力傳感器圖2 單臂接法

圖3雙臂接法圖4四臂接法

以上三種電路其輸出電壓如下公式所示：

（單臂）（1）

（雙臂）（2）

（四臂）（3）

其對應的輸出靈敏度為：

（4）

（5）

（6）

2實驗方法

在大學物理實驗教學中主要采用上述三種電路的連接方式，一般的一體化實驗儀器也帶有如上圖2~4所示電路的實驗模塊，這三種連接方法也是常用的實驗依據。該文提出的方法是在不改變其電路基本接法的情況下，提出如圖5所示的由橋臂輸出檢測模塊、信號調理模塊、數據采集模塊和計算機組成微弱信號檢測實驗平臺，另一方面將橋臂電路中的電位器和電阻分別由精密可調電位器和精密電阻代替軟件數值處理，這樣改進的好處是在實驗中引入了現代電子測量技術，減小了檢測元件帶來的額外誤差，提供了實驗精度小論文。

圖5 力傳感器實驗平臺組成

信號調理則由自行設計的雙通道精密可調高增益直流放大器，該增益放大器的放大倍數可高達1000倍，共模抑制信噪比可達104，其單通道電路如6所示。應變片橋臂檢測電路輸出的微小變化量經該放大器放大后，由計算機實時采集數據采集模塊的輸出電壓，并可通過采集軟件進行數據處理。

圖6 精密可調高增益直流放大器

該實驗平臺的組成如圖7所示，精密力傳感器模塊由力傳感器和橋臂檢測電路組成；應變片傳感器模塊由應變片力傳感器和橋臂檢測電路組成；信號調理器1、2則由具有低通濾波功能的高增益直流放大器模塊組成；數據采集模塊則采用PASCO500接口，該接口有三個模擬電壓采集通道，同時又具有與計算機通信的功能，在計算機中可方便應用軟件進行數據采集，通過在軟件中設置采集物理量之間的關系（即x-y坐標）即可實時測量。由于接口通道中采集到的是電壓，因此，需要將精密力傳感器輸出的采集電壓轉換為對應的被測壓力（克），所以，必須應用軟件中提供的公式計算器進行關系換算，這也是我們選擇PASCO接口實現本實驗的原因之一。實驗中，用兩個采集通道來完成，A通道作為精密力傳感器對相應的不同測量物體壓力進行同步轉換，B通道則用來測量不同被測物體對應的應變片電壓輸出。為了實現A通道的功能，只需使用PASCO系統提供的“實驗計算機”軟件模塊進行公式換算即可完成，其軟件模塊設置界面如圖8所示。

圖7 實驗平臺實現框圖圖8 實驗計算機

4 實驗結果

本實驗采用350Ω的應變片，供電電壓為±2伏，采用三種不同的電路接法，并按圖7所示方框圖連接，然后，按圖8所示的軟件模塊鼠標點擊“INPUT”軟件按鍵選擇A通道輸入即可顯示@A.電壓，由計算機鍵盤輸入“*C”；在界面顯示的“計算名稱”、“簡稱”和“單位”等空白處相應輸入“質量”、“m”和“克”，按回車鍵，即可完成將測量的電壓轉換為質量的設置。其中“*C”為修正系數，由不同電路連接方式相應輸出的電壓值與質量的比例關系確定，經過這樣修正后，可提高測量精度。圖9~11為按該實驗平臺采集到的三種電路連接方式測量應變片力傳感器隨外加壓力（小銅塊）變化輸出的關系曲線。這三種曲

圖9 單臂電路輸出

圖10 雙臂電路輸出

圖11 四臂電路輸出

線是經過線性擬合得到的，只要按簡單的選點就可以得出電壓（V）-力（F）的變化斜率。經軟件數據計算工具，可求得它們的靈敏度分別為：

（單臂），（雙臂），（四臂）

由此可得出它們的靈敏度比例為1：2：4，其中四臂的靈敏度最高，這個結果同上述的理論公式4~6是一致的，表明該實驗方法是可行的。如果測量的結果與公式有偏差，可以在“實驗計算機”中輸入調整修正系數，直到測量結果與公式符合為止，通常只要進行兩三次修正，即可得到正確結果。

5．結論

以上的實驗綜合體現了集電橋、力傳感器、數據采集、計算機通信等模塊于一體的實驗思路，既靈活又統一。由該文提出的實驗方法而構建的實驗平臺不僅可以讓學生學習了解各獨立模塊的功用，還可以讓學生了解如何應用現代電子測量的新技術、新手段進行實驗。該方法充分體現了模塊化自主實驗的思想，突破了一體化儀器實驗的不足，豐富了物理實驗的思路和過程，幫助學生建立模塊化組合的實驗思想，提高了學生對物理實驗的興趣，培養了學生的自主實驗技能，達到了物理實驗所應有的功用，為物理實驗提供了另一種思路，我們用此方法進行了多個傳統物理實驗的改進工作，并應用到物理實驗教學中，取得了良好的效果。

[參考文獻]

[1]李索文，姜文彬。“模塊化”設計在綜合性電子線路與系統設計實驗課程中的探索與實

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關鍵詞：遙測電阻應變儀，CPU，無線傳輸

 

1 遙測應變儀的工作原理及其設計中問題的解決方案

1.1遙測應變儀的工作原理：