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安(an)捷(jie)倫萬(wan)用表(biao)測(ce)量(liang)小電阻(zu)

日期(qi)：2012-08-02瀏(liu)覽(lan)：4814次

安(an)捷(jie)倫萬(wan)用表(biao)測(ce)量(liang)小電阻(zu)

摘要(yao)：提(ti)出(chu)用“四線(xian)”和“饋(kui)線補償(chang)法”測(ce)量(liang)小電阻(zu)的(de)方(fang)法，並(bing)給出(chu)了實驗結(jie)果(guo)。

關鍵詞：四線測量(liang)；饋(kui)線補償(chang)；小電阻(zu)
1　引言(yan)
安(an)捷(jie)倫萬(wan)用表(biao)測(ce)量(liang)電(dian)阻(zu)是(shi)通過(guo)測(ce)量(liang)恒流源(yuan)電流I流過(guo)被(bei)測(ce)電阻(zu)RX所(suo)產生(sheng)的(de)電壓Vx實現的(de)。通過(guo)對(dui)Vx數字(zi)化及(ji)小數點移位便(bian)可(ke)得到(dao)Rx的(de)數字(zi)化值。原理(li)框(kuang)圖(tu)如(ru)圖(tu)1：

     測(ce)試(shi)時(shi)，恒流源(yuan)電流I通(tong)過Hi－Lo端(duan)和測量(liang)線(xian)饋(kui)送至(zhi)被(bei)測(ce)電阻(zu)Rx，電壓測量(liang)端(duan)S1、S2通(tong)過(guo)短(duan)路(lu)線(xian)接(jie)至(zhi)Hi－Lo端(duan)。數(shu)字(zi)萬(wan)用表(biao)實際(ji)測(ce)量(liang)到(dao)的(de)電阻(zu)值包括(kuo)被(bei)測(ce)電阻(zu)Rx及(ji)饋(kui)線電(dian)阻(zu)RL1和RL2。當測量(liang)的(de)電阻(zu)阻(zu)值較小時(shi)，饋(kui)線電(dian)阻(zu)產生(sheng)的(de)誤(wu)差(cha)就(jiu)不(bu)容(rong)忽(hu)視。如何用現有(you)的(de)數字(zi)萬(wan)用表(biao)測(ce)量(liang)阻(zu)值很小的(de)電阻(zu)是(shi)工程(cheng)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)經(jing)常遇(yu)到(dao)的(de)問題(ti)。

2　四(si)線測(ce)量
    四(si)線(xian)測(ce)量(liang)是(shi)將(jiang)恒流源(yuan)電流流入(ru)被(bei)測(ce)電阻(zu)R的(de)兩(liang)根(gen)電流線(xian)和數字(zi)萬(wan)用表(biao)電(dian)壓測量(liang)端(duan)的(de)兩(liang)根(gen)電壓線分離(li)開，使(shi)得數(shu)字(zi)萬(wan)用表(biao)測(ce)量(liang)端(duan)的(de)電壓不(bu)再(zai)是(shi)恒流源(yuan)兩(liang)端(duan)的(de)直接電壓，如圖(tu)2所(suo)示。

    從圖中(zhong)可(ke)以看出(chu)，四線測量(liang)法比通(tong)常的(de)測量(liang)法多了兩(liang)根(gen)饋(kui)線，斷(duan)開了(le)電(dian)壓測量(liang)端(duan)與(yu)恒流源(yuan)兩(liang)端(duan)連(lian)線(xian)。由於(yu)電壓測量(liang)端(duan)與(yu)恒流源(yuan)端(duan)斷(duan)開(kai)，恒流源(yuan)與被(bei)測(ce)電阻(zu)Rx、饋(kui)線RL1、RL2構(gou)成(cheng)壹(yi)個(ge)回(hui)路(lu)。送(song)至(zhi)電壓測量(liang)端(duan)的(de)電壓只有(you)Rx兩(liang)端(duan)的(de)電壓，饋(kui)線RL1、RL2電(dian)壓沒有(you)送(song)至(zhi)電壓測量(liang)端(duan)。因此(ci)，饋(kui)線電(dian)阻(zu)RL1和RL2對(dui)測量(liang)結(jie)果(guo)沒有(you)影(ying)響。饋(kui)線電(dian)阻(zu)RL3和RL4對(dui)測量(liang)有(you)影(ying)響，但(dan)影(ying)響很小，由於(yu)數字萬(wan)用表(biao)的(de)輸入阻(zu)抗（MΩ級(ji)）遠(yuan)大(da)於(yu)饋(kui)線電(dian)阻(zu)（Ω級(ji)），所(suo)以，四線(xian)測(ce)量(liang)法測(ce)量(liang)小電阻(zu)的(de)準確(que)度(du)很高。不(bu)過(guo)，四(si)線(xian)測(ce)量(liang)中(zhong)的(de)恒流源(yuan)電流的(de)度(du)非常關鍵。建議(yi)采用外(wai)加(jia)的(de)更(geng)穩(wen)定(ding)的(de)恒流源(yuan)電流；應(ying)註(zhu)意(yi)的(de)是(shi)，外(wai)加(jia)的(de)恒流源(yuan)電流的(de)大(da)小要與數字萬(wan)用表(biao)恒流源(yuan)電流的(de)大(da)小相等。我們采用的(de)外(wai)加(jia)的(de)恒流源(yuan)電流由高精密基(ji)準電壓源MAX6250、運放(fang)及(ji)擴流復(fu)合管組(zu)成(cheng)，如(ru)圖3所(suo)示。電壓源MAX6250的(de)溫漂(piao)≤2ppm/℃，時(shi)漂(piao)ΔVout/t＝20ppm/1000h。

    I取800μA～1mA，R是(shi)極(ji)低溫漂(piao)線(xian)繞電阻(zu)（若取I＝1mA，R＝5kΩ），這(zhe)時(shi)I的(de)溫漂(piao)和時(shi)漂(piao)相當於(yu)MAX6250的(de)水平(ping)。

3　饋(kui)線電(dian)阻(zu)補償(chang)
    饋(kui)線電(dian)阻(zu)補償(chang)法通(tong)常采(cai)用三線制(zhi)接法(fa)，被(bei)測(ce)電阻(zu)與接(jie)地(di)的(de)線相接。原理(li)如(ru)圖4所(suo)示。

     恒流源(yuan)電流I通(tong)過饋(kui)線2流入(ru)被(bei)測(ce)電阻(zu)，饋(kui)線1接(jie)地(di)，饋(kui)線2和3分別接(jie)運放(fang)A1和A2的(de)輸入端(duan)。若(ruo)兩(liang)運放(fang)的(de)增益(yi)都為(wei)1，其(qi)輸出(chu)電壓V1和V2為：

    從(cong)上(shang)式(shi)可(ke)知，饋(kui)線電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)附(fu)加(jia)電(dian)壓加(jia)到(dao)A3的(de)輸入端(duan)，通(tong)過(guo)求(qiu)差(cha)而消除(chu)，輸出(chu)電壓僅(jin)與被(bei)測(ce)電阻(zu)有(you)關，且成(cheng)線(xian)性關系。不(bu)管被(bei)測(ce)電阻(zu)大(da)小如何，誤(wu)差(cha)都(dou)能(neng)*補償(chang)。
    在這(zhe)種(zhong)饋(kui)線電(dian)阻(zu)補償(chang)法測(ce)量(liang)小電阻(zu)電路(lu)中(zhong)，測量(liang)度(du)主(zhu)要取決(jue)於(yu)恒流源(yuan)電流I的(de)度(du)和饋(kui)線電(dian)阻(zu)RL的(de)大(da)小是(shi)否相等。電路(lu)中(zhong)的(de)運放(fang)可(ke)選用四通(tong)用單運放(fang)（LM324）。當用此(ci)法測(ce)量(liang)阻(zu)值小於(yu)0.5Ω的(de)電阻(zu)時(shi)，應確(que)保RL*相等（註(zhu)意(yi)饋(kui)線材(cai)料，長(chang)短(duan)及(ji)焊點(dian)的(de)大(da)小）。

4　實驗比較
    比較分四組(zu)進(jin)行：①用普通(tong)數字(zi)萬(wan)用表(biao)測(ce)量(liang)；②用四線(xian)測量(liang)（借助(zhu)於(yu)數字萬(wan)用表(biao)本(ben)身(shen)的(de)恒流源(yuan)電流）；③用四線(xian)測量(liang)（用外(wai)加(jia)的(de)恒流源(yuan)電流）；④饋(kui)線補償(chang)測量(liang)。
    對(dui)測量(liang)結(jie)果(guo)的(de)比較可(ke)以看出(chu)，對(dui)於(yu)100Ω的(de)電阻(zu)，普通(tong)數(shu)字(zi)萬(wan)用表(biao)的(de)測量(liang)相對(dui)誤(wu)差(cha)在(zai)2%左右(you)，隨著電阻(zu)值變小，未(wei)經(jing)過改進(jin)的(de)數字(zi)電源萬(wan)用表(biao)的(de)測量(liang)誤(wu)差(cha)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，原(yuan)因主(zhu)要是(shi)饋(kui)線電(dian)阻(zu)的(de)影(ying)響；經(jing)過處理(li)的(de)數字(zi)表(biao)，測(ce)量(liang)5Ω電(dian)阻(zu)的(de)相對(dui)誤(wu)差(cha)在(zai)2%以下，但(dan)受恒流源(yuan)電流本(ben)身(shen)穩(wen)定(ding)度(du)的(de)影(ying)響，②、③測量結(jie)果(guo)的(de)準確(que)度(du)也不(bu)壹(yi)樣(yang)；而饋(kui)線補償(chang)法測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)zui小，不(bu)管饋(kui)線電(dian)阻(zu)大(da)小如何，其(qi)測量(liang)0．1Ω的(de)相對(dui)誤(wu)差(cha)都(dou)低於(yu)10%。

R（Ω）	①	②	③	④
100	101.8	100.3	100.1	100.0
50	52.3	50.2	50.1	50.0
10	12.1	10.2	10.1	10.0
5	6.9	5.1	5.0	5.0
1	3.2	1.1	1.07	1.05
0.5	1.8	0.54	0.52	0.51
0.1	1.3	0.13	0.12	0.11

（安捷(jie)倫萬(wan)用表(biao)測(ce)量(liang)小電阻(zu)）

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