摘要：對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中放電法測(cè)高阻的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，采用單片機(jī)一計(jì)算機(jī)接口技術(shù)和模數(shù)變換技術(shù)，用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出結(jié)果。它既可以作為自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備，也可以作為高年級(jí)大學(xué)生課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，對(duì)于拓寬大學(xué)生知識(shí)面，提高實(shí)際動(dòng)手能力和解決問(wèn)題能力有一定的價(jià)值。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；A／D轉(zhuǎn)換器；串口通信；數(shù)據(jù)采集

高阻，一般指106 Ω以上的電阻，也有人把108～1017Ω的電阻稱之為超高阻。由于電阻值較高，一般測(cè)量電阻儀器受量程和靈敏度的限制，準(zhǔn)確測(cè)量高阻有一定的困難。在工業(yè)中，常采用放電法測(cè)量高阻。放電法測(cè)高阻原理是將待測(cè)高阻與已知電容組成回路，在電容放電時(shí)測(cè)量電容上的電量(或電壓)隨時(shí)間的變化關(guān)系，從而確定高阻的阻值。
單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，以極其高的性能價(jià)格比受到人們的重視和關(guān)注，發(fā)展速度很快。單片機(jī)有體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易，在實(shí)時(shí)測(cè)量和新型測(cè)量?jī)x器方面已得到了廣泛的應(yīng)用。利用單片機(jī)89C51和數(shù)字電路技術(shù)，將采集到電容上的模擬電壓，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)89C51的控制下，經(jīng)串行通信接口送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)處理后給出測(cè)量結(jié)果。從而減少人工操作，提高了測(cè)量的速度和精確度，使測(cè)量高阻實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。

1 測(cè)量原理
圖1是RC放電原理圖。

當(dāng)開關(guān)K扳向A時(shí)，電源E給電容C充電，當(dāng)開關(guān)K由A扳向B時(shí)，電容C通過(guò)電阻R放電。設(shè)放電時(shí)間為t，則在t時(shí)刻電容C上的電量Q、電壓U和RC回路中的電流I之間滿足：

其中負(fù)號(hào)表示隨著放電時(shí)間的增加，電容器極板上的電荷Q隨之減少。注意：Q、U、I 3個(gè)量都是時(shí)間的函數(shù)設(shè)初始條件為：t=0時(shí)，Q=Q0，則電容上電量隨時(shí)間的關(guān)系：

式中RC稱為時(shí)間常數(shù)，一般用τ表示，其物理意義為：當(dāng)t=τ=RC時(shí)，電容上的電量由t=0時(shí)的Q0下降到0．368Q0。τ決定放電過(guò)程的快慢，τ越大，放電越慢；反之，τ越小，放電越快。當(dāng)t=5，τ=5RC時(shí)，Q=0．005Q0，可以認(rèn)為放電基本結(jié)束。對(duì)上式取自然對(duì)數(shù)有：

若用沖擊電流計(jì)測(cè)量電容兩端電量時(shí)，由于通過(guò)電流計(jì)的電量Q與電流計(jì)光標(biāo)的第一次最大偏轉(zhuǎn)距離d成正比(Q∝d)，因此(1)、(2)式可改寫為：