1、隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運輸、工業(yè)生產(chǎn)以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等越來越多地使用到金屬材料制作的裝備。工作在復(fù)雜酸性環(huán)境中的金屬材料容易受到腐蝕而受損，并帶來安全隱患。為了能夠避免安全事故，對這些設(shè)備的金屬材料進(jìn)行腐蝕情況實時監(jiān)測是很有必要的。監(jiān)控金屬材料腐蝕情況方法有很多，通過觀察電阻的變化反映金屬被腐蝕情況是材料學(xué)科的重要方法之一。而當(dāng)前傳統(tǒng)的微小電阻測量儀由于一般不具備網(wǎng)絡(luò)化功能而不太適合長期監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)金屬材料的腐蝕情況。因此，研究

2、一種精度高，穩(wěn)定度好且能夠快速準(zhǔn)確測量微小電阻測量的網(wǎng)絡(luò)化儀器具有重要的意義。
　　本課題分析了微小電阻測量特點以及測量方法現(xiàn)狀，提出了采用低頻率恒流源的方法，通過數(shù)字互相關(guān)算法提取淹沒在噪聲中的有用信號的一套完整的系統(tǒng)方案并研制了微電阻測量系統(tǒng)。本文詳細(xì)論述了研究微小電阻測量系統(tǒng)的設(shè)計和整體開發(fā)過程，主要分為微電阻的測量理論與算法分析、測量系統(tǒng)硬件的設(shè)計、系統(tǒng)的軟件設(shè)計、系統(tǒng)的調(diào)試校準(zhǔn)和結(jié)果誤差分析。首先闡述微電阻的測量理論包括

3、微電阻測量的噪聲、干擾來源以及測量信道的信噪比分析。針對微電阻的測量信噪比非常小的噪聲特性分析了目前常用的微小電阻的測量方法，結(jié)合本課題的設(shè)計要求與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的特點選用低頻率交流恒流測量法。詳細(xì)分析了低頻率恒流交流測量法的測量方案和測量過程，運用數(shù)字互相關(guān)算法模型去除有用信號中的噪聲和干擾，并通過MATLAB仿真實驗分析。系統(tǒng)硬件設(shè)計，包括硬件系統(tǒng)的整體設(shè)計、ARM微處理器最小系統(tǒng)及外圍電路的設(shè)計、高精度D/A交流信號產(chǎn)生電路的設(shè)計

4、、壓控恒流源電路的設(shè)計、16位高精度A/D采集電路的設(shè)計和差分放大電路的設(shè)計、顯示電路的設(shè)計、通信電路的設(shè)計以及電源電路的設(shè)計。系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要要包括軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計、軟件的主程序設(shè)計，負(fù)責(zé)各個任務(wù)的調(diào)度與協(xié)調(diào)各任務(wù)通信、產(chǎn)生10Hz交流信號的D/A轉(zhuǎn)換程序設(shè)計、A/D轉(zhuǎn)換采集程序的設(shè)計和算法程序的設(shè)計、觸摸屏與顯示程序的設(shè)計、檔位匹配程序的設(shè)計、通信程序的設(shè)計和軟件可靠性程序的設(shè)計。系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和整體系統(tǒng)聯(lián)合

5、調(diào)試，詳細(xì)闡述了軟硬件調(diào)試過程和調(diào)試方法。提出了測試系統(tǒng)測量線性度，測量出其校準(zhǔn)因子的方式的校準(zhǔn)方法。
　　最后，通過反復(fù)試驗驗證了硬件和軟件的正確性。實驗表明本系統(tǒng)在各個量程檔位區(qū)間內(nèi)具有良好的線性度；各個量程檔都給出了實驗測量結(jié)果及誤差分析，最小量程檔測量值數(shù)量級穩(wěn)定在微歐位，能實現(xiàn)微歐級電阻的測量。表明數(shù)字互相關(guān)算法在本課題微小電阻測量去除噪聲和干擾提高系統(tǒng)信噪比具有顯著效果，能夠精準(zhǔn)測量微歐級電阻。所設(shè)計的微小電阻測量系統(tǒng)