电阻测试仪和直阻仪是电力设备设施检测的常用设备。回路电阻测试仪是用于测量开关、断路器、变压器等设备的接触电阻、回路电阻的专用测试设备，其测试电流为100 A或更大的直流电流，也被称为“接触电阻测试仪”[1]。直阻仪是用于测量变压器、互感器、电机绕组等感性被测对象的直流电阻的专用测试设备，也被称为“直流电阻快速测试仪”[2]。

图1新型直流比较仪

图2铁芯B测量电路

circuit of iron core B

线圈检测磁通经过磁通检测模块转换为电压信号，控制功率放大器增大或减少输出，流经次级绕组电流随之增加或减小，通过不断的调节，最终使得铁芯B达到磁平衡。系统平衡建立的时间不超过1μs。通过标准电阻R进行电流采样，测试得到Us。从而可以计算出IP值。同时磁通信号可作为报警信号等状态信号。

图3系统原理框图

system

图4系统硬件结构框图

Hardware structure of the system

电源模块

磁珠相连，减少电源的纹波和噪声对整个系统的干扰及减少系统之间各部分相互干扰，保证整个系统的高精度及高线性度。

RS232电平转换芯片与上位机提供连接接口；1个IIC接口，连接存储芯片来增加存储空间；2个SPI接口，一个连接模拟部分的DA乘法器设定分压模块的放大比例系数，一个连接模拟部分A/D转换器，获取采样的电压信号并运算对应的示值电流及做相关运算分析；部分的GPIO接口，控制模拟部分的程控放大及获取报警状态等。

蜂鸣器给用户发出报警，并自动断开测试回路，保护系统不被检测仪产生的大电流损坏；宽频直流比较仪：将被检测试仪产生的大电流按一定比例转换成小电流。差分采样：与精密电阻R一起将小电流信号转换成电压信号，差分采样大大降低了前端采样共模噪声的干扰；增益：通过MCU控制实现电压信号不同量程下对应比例的放大；A/D转换器：将电压信号转换成数字信号通过隔离的SPI接口送入到MCU，运算出对应的示值电流及做相关分析；DA乘法器：MCU通过电气隔离的SPI接口控制DA乘法器输出来调节分压比达到系统调节电阻阻值的目的。

图6多功能校准系统校准装置框图

Block diagram of multifunction calibration system

表4 100A测试电流下不同电阻值的误差

模拟电阻/mΩ

7.5

22.5

30.0

45.0

60.0

67.5

75.0

实际电阻/mΩ

7.5003

22.5001

30.0011

45.0009

60.0006

67.5001

75.0015

误差/%

0.004

0.0004

0.0037

0.002

0.001

0.0001

0.0019

5.结论

本文设计的多功能电阻测试仪校准系统在传统电流型有源模拟电阻器有所创新，采用精密仿真电阻技术和大电流测量技术，并将三类仪器检定装置合并，电阻值可设置范围广，可模拟连续1uΩ~3.75Ω任意电阻值，达到10nΩ的分辨力和0.02级的精度；测试电流范围大，最高可达600 A和0.02级的精度，相关技术指标已达到国内行业内领先水平，满足三类仪器的检定要求，已广泛应用于回路电阻测试仪、直阻仪和接地导通电阻测试仪等仪器的检定工作。

参 考 文 献

[1]JJG1052-2009,回路电阻测试仪、直阻仪检定规程[S].

[2] DL/T967-2005,回路电阻测试仪与直流电阻快速测试仪检定规程[S].

[3]李瑞坚.回路电阻测试仪校准方法研究及不确定度评定[J].计量与测试技术，2014，41（5）：35-37.

[4]李宝树.电磁测量技术[M].北京：中国电力出版社，2007.

[5]李维波，毛承雄，陆继明，等.基于饱和电抗器结构下的新型直流比较仪原理[J].电力系统自动化，2005，29（4）：24-28.

[6]李志明，檀永等.STM32嵌入式系统开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2013.