用數(shù)字電壓表高精度測小電阻的方法
張文海(成都電機(jī)廠610051)
1 引 言
在電機(jī)行業(yè)中，loω以下的小直流電阻通常采用雙臂電橋進(jìn)行測試。雙臂電橋雖然測試準(zhǔn)確度高，但它具有測試電流大、調(diào)平衡困難等缺點。本文介紹一種用數(shù)字電壓表高精度測小電阻的方法。它不但能克服雙臂電橋的缺點，而且測試小電阻的準(zhǔn)確度可和雙臂電橋相比，測量范圍為0. 01ω～1kω。
2測量原理
如圖1所示，這是常見的電壓降法測電阻。圖中e為直流電源，pa為數(shù)字電流表，pv為數(shù)字電壓表，rx為被測電阻，通常認(rèn)為，用電壓降法測大直流電阻準(zhǔn)確，測小直流電阻并不準(zhǔn)確。其實，只要正確接線，并采用高準(zhǔn)確度的數(shù)字電表，用電壓降法測小電阻的準(zhǔn)確度，完全可以和雙臂電橋相比。引入，令接觸電阻為r。引線電阻由b、b1兩點到數(shù)字電壓表pv的兩根引線產(chǎn)生，令引線電阻為。因數(shù)字電壓表內(nèi)阻很大，引線電阻可忽略不計。關(guān)鍵是要排除接觸電阻r1的影響。排除的方法是將測量的電流臂a、a1兩點接前，測量的電壓臂b、b1兩點接后，這樣測出的rx就會等于等，不會有理論誤差。相反，若將電壓臂接前，電流臂接后，即將圖1中的b、b1兩點，移到c、c1兩點測，這樣由等算出的電阻，就不會等于r，而多加了一個。數(shù)字表測小電阻，則是采用上述電壓降法測電阻，兩電流臂接外，兩電壓臂接內(nèi)，并用恒流源作電源，取消電流表，電流選looma、loma兩檔，因電流是1的倍數(shù)關(guān)系，便可直接將數(shù)字電壓表的電壓讀數(shù)轉(zhuǎn)換成歐姆讀數(shù)，測量極為方便。加上恒流源的接線如圖2所示。
要使測小電阻準(zhǔn)確，必須要排除測量的接觸電阻和引線電阻。圖1中，由a、a1兩點， 圖2中采用可調(diào)式三端穩(wěn)壓塊w317經(jīng)電產(chǎn)生測量接觸電阻，因測量電流j由這兩點 流取樣后作成恒流源。分兩檔，r1為looma取樣電阻，能在0. 01～30ω,測量范圍內(nèi)提供looma恒定測量電流。r1為loma取樣電阻，能在1 0ω～1kω測量范圍內(nèi)提供loma恒定的測量電流。looma、loma，用高準(zhǔn)確度的數(shù)字電流表校準(zhǔn)。這樣，測量小電阻就變得非常簡單，而且測試準(zhǔn)確度較高。數(shù)字歐姆顯示，既可直接用數(shù)字電壓表，也可選用專門數(shù)字電壓模塊，作成專門數(shù)字微姆計。前者要注意小數(shù)點位數(shù)，后者應(yīng)按歐姆需要，進(jìn)行內(nèi)部小數(shù)點移位，直接歐姆數(shù)顯。
3測試比較
附表是用10進(jìn)電阻箱作標(biāo)準(zhǔn)，在同樣情況下，用數(shù)字電壓表法和雙臂電橋，對一組小電阻測試進(jìn)行比較。
從附表可知，二者的測試準(zhǔn)確度是比較接近的，數(shù)字電壓表準(zhǔn)確度稍差，是數(shù)字電壓表最小檔顯示位數(shù)不夠造成的，理論上并非差。當(dāng)然，10進(jìn)電阻箱也非標(biāo)準(zhǔn)，也有誤差，所謂準(zhǔn)確度也非****，這里只是在同樣情況下進(jìn)行比較。對電阻箱已知電阻測試，雙臂電橋可以很快調(diào)平衡，故二者測試準(zhǔn)確度沒有多大差別。如果對未知電阻進(jìn)行測試，準(zhǔn)確度就不一定是雙臂電橋優(yōu)于數(shù)字電壓表法，原因是雙臂電橋測量電流大，如測量0.1ω電阻時，電流要加到2a以上，這樣大的測量電流，電橋一下找不準(zhǔn)平衡，電阻很快會發(fā)熱變化，這樣，洌試準(zhǔn)確度就大大下降。而數(shù)字電壓表法，不但測試快，而且測量電流小，電阻不易發(fā)熱，所以用其測量未知電阻，仍能保持較高的準(zhǔn)確度。
4保證準(zhǔn)確度的相關(guān)措施
4.1數(shù)字電壓表的采用
在數(shù)字電壓表未普遍使用之前，用電壓降法測小電阻并不準(zhǔn)確，即使采用圖1正確接線，因電阻太小，測試電流引起的壓降也很小，一般指針式電壓表的分辨率和準(zhǔn)確度都不高，測試誤差較大。當(dāng)今高分辨率高準(zhǔn)確度的數(shù)字電壓表已普及，甚至數(shù)字萬用表電壓電流檔的分辨率和準(zhǔn)確度都比指針式電表高，這就為小電阻測試提供了方便。即使測試電流較小，犧牲的靈敏度也可由數(shù)字電壓表的高分辨率、高準(zhǔn)確度得到補償。雙臂電橋測小電阻，則必須要加大測試電流，才能保證足夠的測試靈敏度。如用它測0.1電阻，測試電流要2a。而用 |
