一种瞬断时间校准装置及其校准方法

技术领域

本发明涉及仪器检测技术领域，具体提供一种瞬断时间校准装置及其校准方法。

背景技术

瞬断测试仪是瞬态电阻测试类设备中的一种，在航天、航空等领域有广泛的应用。主要用于电连接器、继电器的振动试验场合，该类设备在电连接器、继电器的接触电阻大于某一设定的判定电阻值时，可报警并显示瞬断时间。

传统的瞬断测试仪校准方法在信号发生器、瞬断时间校准装置和瞬断测试仪依次连接后，直接对瞬断测试仪进行测试，但是信号发生器输出的脉冲信号经过瞬断时间校准装置的高速场效应管后其脉冲信号的波形可能发生变化，以此导致对瞬断测试仪的校准结果不准确的技术问题。

相应地，本领域需要一种新的瞬断测试仪校准方案来解决上述问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决传统的瞬断测试仪校准方法由于脉冲信号经过瞬断时间校准装置后波形发生变化，导致对瞬断测试仪的校准结果不准确的技术问题。本发明提供了一种瞬断时间校准装置及其校准方法。

在第一方面，本发明提供一种瞬断时间校准装置，包括RC并联电路和高速开关管，所述RC并联电路的一端为瞬断时间校准装置的一个输入端，所述RC并联电路的另一端连接所述高速开关管的基极，所述高速开关管的集电极和发射极分别为瞬断时间校准装置的输出端。

在一个实施方式中，所述RC并联电路包括并联的电阻R1和电容Cp，所述电阻R1为可调电阻，阻值在0～10kΩ范围内。

在一个实施方式中，所述瞬断时间校准装置还包括上拉电阻，以经由所述上拉电阻连接移动电源。

在一个实施方式中，所述高速开关管型号为2SC5707。

在第二方面，本发明提供一种瞬断测试仪校准方法，包括下述步骤：依次连接信号发生器、瞬断时间校准装置和数字存储示波器，对所述信号发生器输出的脉冲信号进行调试；依次连接调试后的所述信号发生器、所述瞬断时间校准装置和瞬断测试仪，对所述瞬断测试仪的瞬断时间测量参数进行校准。

在一个实施方式中，对所述信号发生器输出的脉冲信号进行调试包括：设置所述信号发生器输出单脉冲信号，所述单脉冲信号的脉宽时间为校准点；控制所述信号发生器输出单脉冲信号；判断所述数字存储示波器输出波形的脉宽时间与所述单脉冲信号的脉宽时间是否一致，若是，结束调试；若否，调节所述单脉冲信号的电平值，直至所述数字存储示波器输出波形的脉宽时间与所述单脉冲信号的脉宽时间一致，结束调试。

在一个实施方式中，对所述瞬断测试仪的瞬断时间测量参数进行校准包括：设置所述瞬断测试仪的瞬断时间报警值；按下所述瞬断测试仪的启动测试键开始测试；在所述瞬断测试仪报警后，记录所述瞬断测试仪的时间示值和所述信号发生器输出单脉冲信号的脉宽时间；基于所述瞬断测试仪的时间示值和所述单脉冲信号的脉宽时间确定所述瞬断测试仪的瞬断时间测量误差。

在一个实施方式中，基于所述瞬断测试仪的时间示值和所述单脉冲信号的脉宽时间确定所述瞬断测试仪的瞬断时间测量误差包括：基于所述瞬断测试仪的时间示值和所述单脉冲信号的脉宽时间两者的差值确定所述瞬断测试仪的瞬断时间测量误差。

在一个实施方式中，设置所述信号发生器输出单脉冲信号包括：设置所述信号发生器输出0.1μs～100μs单脉冲信号。

在一个实施方式中，所述信号发生器与瞬断时间校准装置之间、瞬断时间校准装置与数字存储示波器之间均通过BNC线连接。

本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

本发明中的瞬断时间校准装置包括RC并联电路和高速开关管，通过控制高速开关管的通断状态以及通断的持续时间来模拟瞬断的状态，同时，本申请中高速开关管的带宽较宽，响应速度较快，能够进一步提高瞬断测试仪的校准效率。

在对瞬断测试仪进行校准之前，先对信号发生器输出的脉冲信号进行调试，以解决传统的瞬断测试仪校准方法中由于脉冲信号经过瞬断时间校准装置后波形发生变化，导致对瞬断测试仪的校准结果不准确的技术问题，在完成调试之后，再对瞬断测试仪的瞬断时间测量参数进行校准，从而提高了校准精度。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的瞬断时间校准装置的主要结构框图示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的瞬断测试仪校准方法的主要步骤流程示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的瞬断时间测量参数的校准连接图；

图4是根据本发明的一个实施例的示波器测量的脉宽时间0.1μs示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的示波器测量的脉宽时间100μs示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

目前传统的瞬断测试仪校准方法在信号发生器、瞬断时间校准装置和瞬断测试仪依次连接后，直接对瞬断测试仪进行测试，但是信号发生器输出的脉冲信号经过瞬断时间校准装置的高速场效应管后其脉冲信号的波形可能发生变化，以此导致对瞬断测试仪的校准结果不准确的技术问题。为此，本申请提出了一种瞬断时间校准装置及其校准方法，在对瞬断测试仪进行校准之前，先对信号发生器输出的脉冲信号进行调试，以解决传统的瞬断测试仪校准方法中由于脉冲信号经过瞬断时间校准装置后波形发生变化，导致对瞬断测试仪的校准结果不准确的技术问题，在完成调试之后，再对瞬断测试仪的瞬断时间测量参数进行校准，从而提高了校准精度。

如图1所示，瞬断时间校准装置包括RC并联电路和高速开关管，RC并联电路的一端为瞬断时间校准装置的一个输入端，该输入端通过BNC连接线连接至信号发生器的输出端。RC并联电路的另一端连接高速开关管的基极，高速开关管的集电极和发射极分别为瞬断时间校准装置的输出端。在进行信号发生器的信号调试时，该输出端可以连接数字存储示波器的输入端，在对瞬断测试仪进行校准时，该输出端可以连接瞬断测试仪的输入端。本申请中采用的高速开关管实际为高速三极管，高速开关管型号为2SC5707，带宽为400MHz，可承受最大电流为3A，通过控制高速开关管的通断状态以及通断的持续时间来模拟瞬断的状态。相比于场效应管或者其它开关管来说，本申请中高速开关管的带宽更宽，响应速度更快。本申请中的瞬断时间校准装置包括RC并联电路和高速开关管，通过控制高速开关管的通断状态以及通断的持续时间来模拟瞬断的状态，同时，本申请中高速开关管的带宽较宽，响应速度较快，能够进一步提高瞬断测试仪的校准效率。

瞬断时间校准装置中的RC并联电路包括并联的电阻R1和电容Cp，其中电容Cp的容值为1000pF。电阻R1为可调电阻，其阻值在0～10kΩ范围内，调节R1的阻值可以调节输入电流的大小，从而控制高速开关管很快进入饱和区。

另外，瞬断时间校准装置还包括上拉电阻R2，以经由上拉电阻连接移动电源。上拉电阻R2的阻值为2Ω，起到限流的作用。经由上拉电阻R2连接的移动电源可以为5V，该移动电源主要是在后续对信号发生器的脉冲信号进行调试时，用来给高速开关管供电。但是利用瞬断时间校准装置对瞬断测试仪进行校准时，不再需要连接移动电源，此时可以断开移动电源。

参阅附图2，图2是根据本发明的一个实施例的瞬断测试仪校准方法的主要步骤流程示意图。如图2所示，本发明实施例中的瞬断测试仪校准方法主要包括下列步骤S101-步骤S102。

步骤S101：依次连接信号发生器、瞬断时间校准装置和数字存储示波器，对信号发生器输出的脉冲信号进行调试。在一个实施方式中，对信号发生器输出的脉冲信号进行调试包括：设置信号发生器输出单脉冲信号，单脉冲信号的脉宽时间为校准点；控制所述信号发生器输出单脉冲信号；判断数字存储示波器输出波形的脉宽时间与单脉冲信号的脉宽时间是否一致，若是，结束调试；若否，调节单脉冲信号的电平值，直至数字存储示波器输出波形的脉宽时间与单脉冲信号的脉宽时间一致，结束调试。

具体来说，在对瞬断测试仪进行校准之前，先对信号发生器输出的脉冲信号进行调试。如图3所示，将信号发生器的输出端与瞬断时间校准装置的输入端通过BNC(BritishNaval Connector，卡扣配合型连接器)线相连接，瞬断时间校准装置外接5V移动电源，瞬断时间校准装置的输出端通过BNC连接线与数字存储示波器的输入端相连接。具体在信号调试时，将信号发生器设置为单脉冲输出模式，设置单脉冲信号的脉宽时间为校准点，脉宽时间可以设置的范围为0.1μs～100μs，数字存储示波器的输入阻抗设置为50Ω，信号发生器信号输出打开，用数字存储示波器观测瞬断时间校准装置的输出波形，测量脉宽时间，调节信号发生器发出的单脉冲信号的电平值，使数字存储示波器测量的脉宽时间为校准点，主要是由于单脉冲信号的电平值影响瞬断时间输出的脉宽时间，因此需要调节电平值，以使脉冲宽度达到预置的校准点。示例性地，如图4所示，信号发生器输出0.1μs脉宽时间的信号时，调节单脉冲信号的电平值使得数字存储示波器测量的脉宽时间为0.1μs。如图5所示，信号发生器输出100μs脉宽时间的信号时，调节单脉冲信号的电平值使得数字存储示波器测量的脉宽时间为100μs。

步骤S102：依次连接调试后的信号发生器、瞬断时间校准装置和瞬断测试仪，对瞬断测试仪的瞬断时间测量参数进行校准。在一个实施方式中，对瞬断测试仪的瞬断时间测量参数进行校准包括：设置瞬断测试仪的瞬断时间报警值；按下瞬断测试仪的启动测试键开始测试；在瞬断测试仪报警后，记录瞬断测试仪的时间示值和信号发生器输出单脉冲信号的脉宽时间；基于瞬断测试仪的时间示值和单脉冲信号的脉宽时间两者的差值确定瞬断测试仪的瞬断时间测量误差。

具体来说，如图3所示，在进行校准时，断开瞬断时间校准装置与数字存储示波器之间的连接线，同时断开5V移动电源，将信号发生器的输出端与瞬断时间校准装置的输入端通过BNC线相连接，瞬断时间校准装置的输出端通过一分二BNC线与被校瞬断测试仪的输入端相连接。具体在校准过程中，基于步骤S101对信号发生器进行调试后，信号发生器的设置不变。另外，按照校准点设置瞬断时间报警值，具体是将被测量的那个校准点的瞬断时间设置为瞬断测试仪的瞬断时间报警值。示例性地，以瞬断时间报警值为100ns进行举例说明，信号发生器输出100ns信号时，达到了瞬断时间预置的100ns报警值，就会产生报警，并且显示测量的瞬断时间。如果设置的瞬断时间报警值为200ns，当信号发生器输出的标准脉冲宽度为100ns的话，没有达到报警时间，此时瞬断测试仪不报警，也不测量瞬断时间。

瞬断测试仪开始测试，信号发生器信号输出打开，记录此时瞬断测试仪的时间示值Tx以及信号发生器输出的单脉冲信号的脉宽时间Ts，从而可以计算出瞬断测试仪的时间示值Tx与信号发生器输出的单脉冲信号的脉宽时间Ts两者的差值，并将该差值作为瞬断时间测量误差。

基于上述步骤S101-步骤S102，在对瞬断测试仪进行校准之前，先对信号发生器输出的脉冲信号进行调试，以解决传统的瞬断测试仪校准方法中由于脉冲信号经过瞬断时间校准装置后波形发生变化，导致对瞬断测试仪的校准结果不准确的技术问题，在完成调试之后，再对瞬断测试仪的瞬断时间测量参数进行校准，从而提高了校准精度。

需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时(并行)执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。