随着中国经济的快速发展,交通运输、工业生产以及基础设施建设等越来越多地使用到金属材料制作的装备。工作在复杂酸性环境中的金属材料容易受到腐蚀而受损,并带来安全隐患。为了能够避免安全事故,对这些设备的金属材料进行腐蚀情况实时监测是很有必要的。监控金属材料腐蚀情况方法有很多,通过观察电阻的变化反映金属被腐蚀情况是材料学科的重要方法之一。而当前传统的微小电阻测量仪由于一般不具备网络化功能而不太适合长期监测基础设施内金属材料的腐蚀情况。因此,研究一种精度高,稳定度好且能够快速准确测量微小电阻测量的网络化仪器具有重要的意义。本课题分析了微小电阻测量特点以及测量方法现状,提出了采用低频率恒流源的方法,通过数字互相关算法提取淹没在噪声中的有用信号的一套完整的系统方案并研制了微电阻测量系统。本文详细论述了研究微小电阻测量系统的设计和整体开发过程,主要分为微电阻的测量理论与算法分析、测量系统硬件的设计、系统的软件设计、系统的调试校准和结果误差分析。首先阐述微电阻的测量理论包括微电阻测量的噪声、干扰来源以及测量信道的信噪比分析。针对微电阻的测量信噪比非常小的噪声特性分析了目前常用的微小电阻的测量方法,结合本课题的设计要求与嵌入式系统设计的特点选用低频率交流恒流测量法。详细分析了低频率恒流交流测量法的测量方案和测量过程,运用数字互相关算法模型去除有用信号中的噪声和干扰,并通过MATLAB仿真实验分析。系统硬件设计,包括硬件系统的整体设计、ARM微处理器最小系统及外围电路的设计、高精度D/A交流信号产生电路的设计、压控恒流源电路的设计、16位高精度A/D采集电路的设计和差分放大电路的设计、显示电路的设计、通信电路的设计以及电源电路的设计。系统的软件设计,主要要包括软件系统的整体设计、软件的主程序设计,负责各个任务的调度与协调各任务通信、产生10Hz交流信号的D/A转换程序设计、A/D转换采集程序的设计和算法程序的设计、触摸屏与显示程序的设计、档位匹配程序的设计、通信程序的设计和软件可靠性程序的设计。系统的调试包括硬件调试、软件调试和整体系统联合调试,详细阐述了软硬件调试过程和调试方法。提出了测试系统测量线性度,测量出其校准因子的方式的校准方法。最后,通过反复试验验证了硬件和软件的正确性。实验表明本系统在各个量程档位区间内具有良好的线性度;各个量程档都给出了实验测量结果及误差分析,最小量程档测量值数量级稳定在微欧位,能实现微欧级电阻的测量。表明数字互相关算法在本课题微小电阻测量去除噪声和干扰提高系统信噪比具有显著效果,能够精准测量微欧级电阻。所设计的微小电阻测量系统达到了预期目标,为材料学科电阻法监测金属腐蚀情况准确的测量分析奠定了基础。