基于嵌入式單片機(jī)控制的生物電阻測(cè)試儀

易萬(wàn)　羅晶

摘 要

由于生物體電阻的變化范圍超出了傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀的測(cè)試范圍，只有使用專用的電阻測(cè)試儀才能得到較為準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。文章首先介紹了基于嵌入式單片機(jī)控制的電阻測(cè)試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)電阻測(cè)量電路以及可程控基準(zhǔn)源做簡(jiǎn)單的介紹；最后對(duì)影響直流檢測(cè)和交流檢測(cè)的影響因素和改進(jìn)方案提出了自己的看法。

【關(guān)鍵詞】嵌入式單片控制 電阻 高阻值 生物電阻測(cè)試儀

生物電阻測(cè)試儀是一種用于測(cè)試生物體在外界環(huán)境變化時(shí)的電阻值的電子工具，生物電阻測(cè)試儀和傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀有很大的不同。傳統(tǒng)的電阻測(cè)試儀的作用在于檢查電氣安全以及接地工竣工驗(yàn)收時(shí)的必備電子工具，傳統(tǒng)的電阻測(cè)試儀有一定的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀只能在直流偏置情況下才能測(cè)量電阻值；傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀能夠測(cè)量的電阻值范圍也較低，一般的電阻測(cè)試儀只能檢測(cè)20MΩ的電阻。然而生物體的電阻會(huì)隨著外界環(huán)境的變化而變化，生物體電阻值變化范圍在數(shù)百KΩ至數(shù)十MΩ之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀的檢測(cè)范圍。不僅如此，傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀不具備改變生物的外界環(huán)境的功能，因而傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀也不能檢測(cè)生物體電阻的變化情況。因此，有必要使用特制的生物電阻測(cè)試儀檢測(cè)生物的電阻。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電阻測(cè)試儀主要由5部分組成：基于嵌入式單片機(jī)控制系統(tǒng)、測(cè)試電路、串行接口、可程控基準(zhǔn)源、鍵盤顯示電路，具體如圖1所示。通過(guò)程控基準(zhǔn)在單片機(jī)控制系統(tǒng)的控制下可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出直流或脈沖信號(hào)，加到測(cè)量電路后，信號(hào)在ADC通道內(nèi)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)在FLASH ROM內(nèi)，再經(jīng)顯示器顯示所得的電阻值。電阻測(cè)試儀可以通過(guò)接口連接外置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制測(cè)試電阻的過(guò)程，計(jì)算機(jī)再將電阻測(cè)試結(jié)構(gòu)傳送至計(jì)算機(jī)顯示器。電阻測(cè)量電路和程控基準(zhǔn)是生物電阻測(cè)試儀結(jié)構(gòu)中比較有特色的部分。

1.1 電阻測(cè)量電量

由于生物體電阻值變化幅度較大，而卻還需要進(jìn)行交流測(cè)量，因此在設(shè)計(jì)電阻測(cè)量電阻時(shí)可采用分段測(cè)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)方式。

1.1.1 電阻值不高于1MΩ

如果測(cè)量的電阻值低于1KΩ，可采用電橋電路測(cè)量法和直接分壓電路測(cè)量法，這兩種方法都可以保證電阻測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度。盡管可以提高測(cè)量精度，但是待測(cè)量電阻值的變化范圍依舊較大，因而在使用以上兩種電阻測(cè)量時(shí)還應(yīng)該使用分檔的方式，既以待測(cè)電路特性為依據(jù)，待測(cè)電路分為不同的檔次，但是分檔后會(huì)增加測(cè)量的復(fù)雜性，因此可以適當(dāng)使用分壓方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果更加精確，線性度也更為理想。

1.1.2 電阻值高于1MΩ

如果電阻值高于1MΩ，電流會(huì)隨著電阻的增大而減小，但是會(huì)增加紋波的影響作用，交流測(cè)量電阻更是如此。一旦頻率升高，電流的波形會(huì)發(fā)生畸變，從而影響電阻儀測(cè)試的精確度。而且波形的畸變程度會(huì)隨著頻率的升高而增加，在高頻率下，放大電路也不能精確測(cè)試高阻值電阻。因此在測(cè)量電阻值高于1MΩ時(shí)不能使用串聯(lián)的測(cè)量電路，而需要使用并聯(lián)的測(cè)量電路，只有這樣才能保證及時(shí)電阻值在不斷的增大，第一級(jí)輸入電流也不會(huì)隨著電阻值的增大而變小，從而削弱寄生電容不能完全充放電對(duì)測(cè)量的影響作用。除此之外，待測(cè)電阻會(huì)隨和輸出電壓的變化向相反的方向變化，為單片機(jī)編程快速計(jì)算待測(cè)電阻提供了便利。

1.2 可程控基準(zhǔn)源

可程控基準(zhǔn)源由運(yùn)放和齊納管兩部分組成，單片機(jī)定時(shí)器的定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是基準(zhǔn)源實(shí)現(xiàn)可程控功能的關(guān)鍵，基準(zhǔn)源需要依靠脈沖信號(hào)控制運(yùn)放的電源。脈沖信號(hào)處電平水平不同時(shí)，運(yùn)放會(huì)處于不同的工作狀態(tài)，運(yùn)放輸出的電壓也不同。當(dāng)脈沖信號(hào)處于高電平水平時(shí)，運(yùn)放會(huì)正常工作，并穩(wěn)定輸出2.5V電壓；當(dāng)脈沖信號(hào)處于低電平水平時(shí)，運(yùn)放會(huì)停止正常工作，并停止輸出電壓。脈沖信號(hào)的電壓就可以作為生物電阻的測(cè)量信號(hào)。

2 生物電阻測(cè)試儀電路評(píng)價(jià)

2.1 直流測(cè)試評(píng)價(jià)

2.1.1 影響測(cè)試結(jié)果的因素

影響直流測(cè)試精度的影響因素大致可以分為兩個(gè)。一是在測(cè)試電阻不斷增加的情況下，電阻測(cè)試電路的采樣信號(hào)幅度會(huì)隨著電阻的增加反而變小，采樣信號(hào)幅度變小后，疊加在采樣信號(hào)上的紋波對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響作用更明顯。二是隨著生物體待測(cè)電阻值不斷增加，并且增加到上百M(fèi)Ω時(shí)，待測(cè)電阻的阻值和測(cè)試電路運(yùn)放的輸入內(nèi)阻的影響會(huì)放大，并對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，造成得到的電阻值和實(shí)際電阻值存在一定的誤差。

2.1.2 改進(jìn)方法

改進(jìn)方法也有兩個(gè)。一是使用干擾影響更小的電源和使用抗阻能力更強(qiáng)的放大器，電源干擾作用更小，電路部分的紋波也會(huì)更小，放大器的抗阻能力越強(qiáng)，當(dāng)待測(cè)電阻的電阻值較高時(shí)，內(nèi)阻對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響就越小。二是對(duì)AD采用的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件數(shù)字濾波處理，電阻測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性可以得到大幅度提升。

2.2 交流測(cè)試評(píng)價(jià)

在頻率升高的情況下，影響角力測(cè)試精度的主要影響因素只有一個(gè)：測(cè)試電路的RC時(shí)間。在高頻率情況下，測(cè)試電路計(jì)生電容會(huì)造成波形出現(xiàn)畸變，頻率越高，波形畸變的程度越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致在高頻率情況下高阻值的電阻測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性不高。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然生物電阻測(cè)試儀有精確度較高的檢測(cè)結(jié)果，在模擬生物體電阻測(cè)試實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在頻率為1KHz的情況下，生物體電阻變化范圍在5MΩ至20MΩ的測(cè)試精度較低，因此生物電阻測(cè)試儀還需要不斷的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)在任何頻率精確測(cè)量生物體電阻值。

參考文獻(xiàn)

[1]王斌，金潞.接地導(dǎo)通電阻測(cè)試儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定[J].中國(guó)計(jì)量，2011（06）.

[2]秦輝，李靜，董蓓蓓，劉艷霞，張曉光，馬術(shù)才. 全自動(dòng)數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀表，2010（01）.

[3]陳德益.基于嵌入式單片機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)仿真，2010（01）.

作者單位

天津科技大學(xué) 天津市 300222endprint

摘 要

由于生物體電阻的變化范圍超出了傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀的測(cè)試范圍，只有使用專用的電阻測(cè)試儀才能得到較為準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。文章首先介紹了基于嵌入式單片機(jī)控制的電阻測(cè)試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)電阻測(cè)量電路以及可程控基準(zhǔn)源做簡(jiǎn)單的介紹；最后對(duì)影響直流檢測(cè)和交流檢測(cè)的影響因素和改進(jìn)方案提出了自己的看法。

【關(guān)鍵詞】嵌入式單片控制 電阻 高阻值 生物電阻測(cè)試儀

生物電阻測(cè)試儀是一種用于測(cè)試生物體在外界環(huán)境變化時(shí)的電阻值的電子工具，生物電阻測(cè)試儀和傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀有很大的不同。傳統(tǒng)的電阻測(cè)試儀的作用在于檢查電氣安全以及接地工竣工驗(yàn)收時(shí)的必備電子工具，傳統(tǒng)的電阻測(cè)試儀有一定的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀只能在直流偏置情況下才能測(cè)量電阻值；傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀能夠測(cè)量的電阻值范圍也較低，一般的電阻測(cè)試儀只能檢測(cè)20MΩ的電阻。然而生物體的電阻會(huì)隨著外界環(huán)境的變化而變化，生物體電阻值變化范圍在數(shù)百KΩ至數(shù)十MΩ之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀的檢測(cè)范圍。不僅如此，傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀不具備改變生物的外界環(huán)境的功能，因而傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀也不能檢測(cè)生物體電阻的變化情況。因此，有必要使用特制的生物電阻測(cè)試儀檢測(cè)生物的電阻。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電阻測(cè)試儀主要由5部分組成：基于嵌入式單片機(jī)控制系統(tǒng)、測(cè)試電路、串行接口、可程控基準(zhǔn)源、鍵盤顯示電路，具體如圖1所示。通過(guò)程控基準(zhǔn)在單片機(jī)控制系統(tǒng)的控制下可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出直流或脈沖信號(hào)，加到測(cè)量電路后，信號(hào)在ADC通道內(nèi)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)在FLASH ROM內(nèi)，再經(jīng)顯示器顯示所得的電阻值。電阻測(cè)試儀可以通過(guò)接口連接外置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制測(cè)試電阻的過(guò)程，計(jì)算機(jī)再將電阻測(cè)試結(jié)構(gòu)傳送至計(jì)算機(jī)顯示器。電阻測(cè)量電路和程控基準(zhǔn)是生物電阻測(cè)試儀結(jié)構(gòu)中比較有特色的部分。

1.1 電阻測(cè)量電量

由于生物體電阻值變化幅度較大，而卻還需要進(jìn)行交流測(cè)量，因此在設(shè)計(jì)電阻測(cè)量電阻時(shí)可采用分段測(cè)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)方式。

1.1.1 電阻值不高于1MΩ

如果測(cè)量的電阻值低于1KΩ，可采用電橋電路測(cè)量法和直接分壓電路測(cè)量法，這兩種方法都可以保證電阻測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度。盡管可以提高測(cè)量精度，但是待測(cè)量電阻值的變化范圍依舊較大，因而在使用以上兩種電阻測(cè)量時(shí)還應(yīng)該使用分檔的方式，既以待測(cè)電路特性為依據(jù)，待測(cè)電路分為不同的檔次，但是分檔后會(huì)增加測(cè)量的復(fù)雜性，因此可以適當(dāng)使用分壓方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果更加精確，線性度也更為理想。

1.1.2 電阻值高于1MΩ

如果電阻值高于1MΩ，電流會(huì)隨著電阻的增大而減小，但是會(huì)增加紋波的影響作用，交流測(cè)量電阻更是如此。一旦頻率升高，電流的波形會(huì)發(fā)生畸變，從而影響電阻儀測(cè)試的精確度。而且波形的畸變程度會(huì)隨著頻率的升高而增加，在高頻率下，放大電路也不能精確測(cè)試高阻值電阻。因此在測(cè)量電阻值高于1MΩ時(shí)不能使用串聯(lián)的測(cè)量電路，而需要使用并聯(lián)的測(cè)量電路，只有這樣才能保證及時(shí)電阻值在不斷的增大，第一級(jí)輸入電流也不會(huì)隨著電阻值的增大而變小，從而削弱寄生電容不能完全充放電對(duì)測(cè)量的影響作用。除此之外，待測(cè)電阻會(huì)隨和輸出電壓的變化向相反的方向變化，為單片機(jī)編程快速計(jì)算待測(cè)電阻提供了便利。

1.2 可程控基準(zhǔn)源

可程控基準(zhǔn)源由運(yùn)放和齊納管兩部分組成，單片機(jī)定時(shí)器的定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是基準(zhǔn)源實(shí)現(xiàn)可程控功能的關(guān)鍵，基準(zhǔn)源需要依靠脈沖信號(hào)控制運(yùn)放的電源。脈沖信號(hào)處電平水平不同時(shí)，運(yùn)放會(huì)處于不同的工作狀態(tài)，運(yùn)放輸出的電壓也不同。當(dāng)脈沖信號(hào)處于高電平水平時(shí)，運(yùn)放會(huì)正常工作，并穩(wěn)定輸出2.5V電壓；當(dāng)脈沖信號(hào)處于低電平水平時(shí)，運(yùn)放會(huì)停止正常工作，并停止輸出電壓。脈沖信號(hào)的電壓就可以作為生物電阻的測(cè)量信號(hào)。

2 生物電阻測(cè)試儀電路評(píng)價(jià)

2.1 直流測(cè)試評(píng)價(jià)

2.1.1 影響測(cè)試結(jié)果的因素

影響直流測(cè)試精度的影響因素大致可以分為兩個(gè)。一是在測(cè)試電阻不斷增加的情況下，電阻測(cè)試電路的采樣信號(hào)幅度會(huì)隨著電阻的增加反而變小，采樣信號(hào)幅度變小后，疊加在采樣信號(hào)上的紋波對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響作用更明顯。二是隨著生物體待測(cè)電阻值不斷增加，并且增加到上百M(fèi)Ω時(shí)，待測(cè)電阻的阻值和測(cè)試電路運(yùn)放的輸入內(nèi)阻的影響會(huì)放大，并對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，造成得到的電阻值和實(shí)際電阻值存在一定的誤差。

2.1.2 改進(jìn)方法

改進(jìn)方法也有兩個(gè)。一是使用干擾影響更小的電源和使用抗阻能力更強(qiáng)的放大器，電源干擾作用更小，電路部分的紋波也會(huì)更小，放大器的抗阻能力越強(qiáng)，當(dāng)待測(cè)電阻的電阻值較高時(shí)，內(nèi)阻對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響就越小。二是對(duì)AD采用的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件數(shù)字濾波處理，電阻測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性可以得到大幅度提升。

2.2 交流測(cè)試評(píng)價(jià)

在頻率升高的情況下，影響角力測(cè)試精度的主要影響因素只有一個(gè)：測(cè)試電路的RC時(shí)間。在高頻率情況下，測(cè)試電路計(jì)生電容會(huì)造成波形出現(xiàn)畸變，頻率越高，波形畸變的程度越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致在高頻率情況下高阻值的電阻測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性不高。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然生物電阻測(cè)試儀有精確度較高的檢測(cè)結(jié)果，在模擬生物體電阻測(cè)試實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在頻率為1KHz的情況下，生物體電阻變化范圍在5MΩ至20MΩ的測(cè)試精度較低，因此生物電阻測(cè)試儀還需要不斷的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)在任何頻率精確測(cè)量生物體電阻值。

參考文獻(xiàn)

[1]王斌，金潞.接地導(dǎo)通電阻測(cè)試儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定[J].中國(guó)計(jì)量，2011（06）.

[2]秦輝，李靜，董蓓蓓，劉艷霞，張曉光，馬術(shù)才. 全自動(dòng)數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀表，2010（01）.

[3]陳德益.基于嵌入式單片機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)仿真，2010（01）.

作者單位

天津科技大學(xué) 天津市 300222endprint

摘 要

由于生物體電阻的變化范圍超出了傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀的測(cè)試范圍，只有使用專用的電阻測(cè)試儀才能得到較為準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。文章首先介紹了基于嵌入式單片機(jī)控制的電阻測(cè)試儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)電阻測(cè)量電路以及可程控基準(zhǔn)源做簡(jiǎn)單的介紹；最后對(duì)影響直流檢測(cè)和交流檢測(cè)的影響因素和改進(jìn)方案提出了自己的看法。

【關(guān)鍵詞】嵌入式單片控制 電阻 高阻值 生物電阻測(cè)試儀

生物電阻測(cè)試儀是一種用于測(cè)試生物體在外界環(huán)境變化時(shí)的電阻值的電子工具，生物電阻測(cè)試儀和傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀有很大的不同。傳統(tǒng)的電阻測(cè)試儀的作用在于檢查電氣安全以及接地工竣工驗(yàn)收時(shí)的必備電子工具，傳統(tǒng)的電阻測(cè)試儀有一定的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀只能在直流偏置情況下才能測(cè)量電阻值；傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀能夠測(cè)量的電阻值范圍也較低，一般的電阻測(cè)試儀只能檢測(cè)20MΩ的電阻。然而生物體的電阻會(huì)隨著外界環(huán)境的變化而變化，生物體電阻值變化范圍在數(shù)百KΩ至數(shù)十MΩ之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀的檢測(cè)范圍。不僅如此，傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀不具備改變生物的外界環(huán)境的功能，因而傳統(tǒng)電阻測(cè)試儀也不能檢測(cè)生物體電阻的變化情況。因此，有必要使用特制的生物電阻測(cè)試儀檢測(cè)生物的電阻。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電阻測(cè)試儀主要由5部分組成：基于嵌入式單片機(jī)控制系統(tǒng)、測(cè)試電路、串行接口、可程控基準(zhǔn)源、鍵盤顯示電路，具體如圖1所示。通過(guò)程控基準(zhǔn)在單片機(jī)控制系統(tǒng)的控制下可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出直流或脈沖信號(hào)，加到測(cè)量電路后，信號(hào)在ADC通道內(nèi)完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，并存儲(chǔ)在FLASH ROM內(nèi)，再經(jīng)顯示器顯示所得的電阻值。電阻測(cè)試儀可以通過(guò)接口連接外置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制測(cè)試電阻的過(guò)程，計(jì)算機(jī)再將電阻測(cè)試結(jié)構(gòu)傳送至計(jì)算機(jī)顯示器。電阻測(cè)量電路和程控基準(zhǔn)是生物電阻測(cè)試儀結(jié)構(gòu)中比較有特色的部分。

1.1 電阻測(cè)量電量

由于生物體電阻值變化幅度較大，而卻還需要進(jìn)行交流測(cè)量，因此在設(shè)計(jì)電阻測(cè)量電阻時(shí)可采用分段測(cè)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)方式。

1.1.1 電阻值不高于1MΩ

如果測(cè)量的電阻值低于1KΩ，可采用電橋電路測(cè)量法和直接分壓電路測(cè)量法，這兩種方法都可以保證電阻測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度。盡管可以提高測(cè)量精度，但是待測(cè)量電阻值的變化范圍依舊較大，因而在使用以上兩種電阻測(cè)量時(shí)還應(yīng)該使用分檔的方式，既以待測(cè)電路特性為依據(jù)，待測(cè)電路分為不同的檔次，但是分檔后會(huì)增加測(cè)量的復(fù)雜性，因此可以適當(dāng)使用分壓方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果更加精確，線性度也更為理想。

1.1.2 電阻值高于1MΩ

如果電阻值高于1MΩ，電流會(huì)隨著電阻的增大而減小，但是會(huì)增加紋波的影響作用，交流測(cè)量電阻更是如此。一旦頻率升高，電流的波形會(huì)發(fā)生畸變，從而影響電阻儀測(cè)試的精確度。而且波形的畸變程度會(huì)隨著頻率的升高而增加，在高頻率下，放大電路也不能精確測(cè)試高阻值電阻。因此在測(cè)量電阻值高于1MΩ時(shí)不能使用串聯(lián)的測(cè)量電路，而需要使用并聯(lián)的測(cè)量電路，只有這樣才能保證及時(shí)電阻值在不斷的增大，第一級(jí)輸入電流也不會(huì)隨著電阻值的增大而變小，從而削弱寄生電容不能完全充放電對(duì)測(cè)量的影響作用。除此之外，待測(cè)電阻會(huì)隨和輸出電壓的變化向相反的方向變化，為單片機(jī)編程快速計(jì)算待測(cè)電阻提供了便利。

1.2 可程控基準(zhǔn)源

可程控基準(zhǔn)源由運(yùn)放和齊納管兩部分組成，單片機(jī)定時(shí)器的定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是基準(zhǔn)源實(shí)現(xiàn)可程控功能的關(guān)鍵，基準(zhǔn)源需要依靠脈沖信號(hào)控制運(yùn)放的電源。脈沖信號(hào)處電平水平不同時(shí)，運(yùn)放會(huì)處于不同的工作狀態(tài)，運(yùn)放輸出的電壓也不同。當(dāng)脈沖信號(hào)處于高電平水平時(shí)，運(yùn)放會(huì)正常工作，并穩(wěn)定輸出2.5V電壓；當(dāng)脈沖信號(hào)處于低電平水平時(shí)，運(yùn)放會(huì)停止正常工作，并停止輸出電壓。脈沖信號(hào)的電壓就可以作為生物電阻的測(cè)量信號(hào)。

2 生物電阻測(cè)試儀電路評(píng)價(jià)

2.1 直流測(cè)試評(píng)價(jià)

2.1.1 影響測(cè)試結(jié)果的因素

影響直流測(cè)試精度的影響因素大致可以分為兩個(gè)。一是在測(cè)試電阻不斷增加的情況下，電阻測(cè)試電路的采樣信號(hào)幅度會(huì)隨著電阻的增加反而變小，采樣信號(hào)幅度變小后，疊加在采樣信號(hào)上的紋波對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響作用更明顯。二是隨著生物體待測(cè)電阻值不斷增加，并且增加到上百M(fèi)Ω時(shí)，待測(cè)電阻的阻值和測(cè)試電路運(yùn)放的輸入內(nèi)阻的影響會(huì)放大，并對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，造成得到的電阻值和實(shí)際電阻值存在一定的誤差。

2.1.2 改進(jìn)方法

改進(jìn)方法也有兩個(gè)。一是使用干擾影響更小的電源和使用抗阻能力更強(qiáng)的放大器，電源干擾作用更小，電路部分的紋波也會(huì)更小，放大器的抗阻能力越強(qiáng)，當(dāng)待測(cè)電阻的電阻值較高時(shí)，內(nèi)阻對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響就越小。二是對(duì)AD采用的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件數(shù)字濾波處理，電阻測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性可以得到大幅度提升。

2.2 交流測(cè)試評(píng)價(jià)

在頻率升高的情況下，影響角力測(cè)試精度的主要影響因素只有一個(gè)：測(cè)試電路的RC時(shí)間。在高頻率情況下，測(cè)試電路計(jì)生電容會(huì)造成波形出現(xiàn)畸變，頻率越高，波形畸變的程度越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致在高頻率情況下高阻值的電阻測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性不高。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然生物電阻測(cè)試儀有精確度較高的檢測(cè)結(jié)果，在模擬生物體電阻測(cè)試實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在頻率為1KHz的情況下，生物體電阻變化范圍在5MΩ至20MΩ的測(cè)試精度較低，因此生物電阻測(cè)試儀還需要不斷的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)在任何頻率精確測(cè)量生物體電阻值。

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作者單位

天津科技大學(xué) 天津市 300222endprint