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  在电力设备的实际应用中，绝缘材料的电气和机械性能往往决定着整个电力设备的寿命。绝缘损坏时，可能导致非常严重的后果，如系统损坏、火灾等，甚至造成人员伤亡。 因此绝缘性能的检测显得尤为必要，而研制一种准确、稳定、方便、

适用范围

  广的绝缘材料测量仪（即兆欧表）具有非凡的意义。早期的手摇指针式兆欧表有诸多的缺点，如：测量时必须手摇发电机、同台表的电压等级少、测量范围小、 指针为非线性测量误差和读数误差较大等。后来出现的数字兆欧表虽然较手摇指针式兆欧表有了很大的提高，但测量范围仍然比较小，一般为两档位。 本数字兆欧表有四个电压等级， 分别为500 V、1000 V、2500 V、5000 V， 都是依靠自身的直流电源产生的精准直流电压，阻值测量范围可达到1 M～1000 G；在不同的电压等级中又分有 6 个不同的采样电阻，可根据不同的待测电阻自动切换采样电阻，在测量范围内误差不超过±2%；采用数字显示方式，读数直观准确；还可以测量吸收比和极化系数。

1 硬件电路设计

  数字兆欧表主要由直流负高压生成模块、模拟开关模块、取样电路、模数转换模块、LCD显示、控制旋钮及按钮组成，其工作原理框图如图 1 所示 。

  具体工作流程为：12 V 直流电源通过直流负高压生成模块产生所需的高电压，再经过模拟开关加到采样电阻两端，采样电阻的电信号经过 12 位高速 AD转换器转换为数字信号，单片机通过计算将数字信号转化为绝缘阻值，并根据不同的绝缘阻值自动切换采样电阻，可在不同的工作模式内计算吸收比和极化系数。

1.1 直流负高压生成模块

  产生直流高压测试电源的直流负高压生成模块是数字兆欧表的重要组成部分，被测直流高电压的稳定性，将直接影响数字兆欧表的性能。本设计采用 TL594 开关电源集成控制器芯片控制数字兆欧表倍压模块，产生的高压电源具有以下特点：

  （1）低压直流电源可采用蓄电池供电 ，输出的各档直流负高压误差不大于 0.5%；

  （2）旋钮开关能方便地切换各档位电压；

  （3）具有反馈测试和自保护功能。

  直流负高压生成模块的电路图如图 2 所示，通过 S3—S6 改变脚的给定电压来选择档位。 倍压电路的反馈电压经电阻 R8-R12与 R13分压后输入TL594 的 15 脚，用它来矫正 TL594 产生脉冲的占空比，脉冲通过 9、10 脚输出控制三极管的通断，两个在不同时间输出的脉冲可交叉控制上下两个三极管的通断，从而产生可调的交流电压给变压器，交流电压经过变压器升压后加到倍压电路两端，交流电压通过倍压电路倍压后产生所需的直流负高压。

1.2 模拟开关模块

  数字兆欧表每个档位内部又分为 6 个不同的采样电阻，可根据待测绝缘电阻的阻值自动切换采样电阻，这样可以扩大量程和提高测量精度。本设计采用双向模拟开关 CD4066做为采样电阻切换开关， 连接电路示意图如图 3 所示。 E、L 为高压输入点，G 点固定电压为 5.00 V，单片机控制 CD4066 的通断可分别连接电阻 R1～R6 进行测量。

1.3 取样电路模块及绝缘阻值测量原理

  如图 3 所示，5 V 电压 G 通过 R7、R8到 L 构成回路， 作为基准电压支路， 由 G 通过采样电阻 Rm（R1-R6）、R0、Rx到 L 组成测量支路， 其中 Rx为待测绝缘电阻，R0为电源的等效内阻， 两支路组成双支路电压比较测量法。 

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