用数字电压表高精度测小电阻的方法
张文海(成都电机厂610051)
1 引 言
在电机行业中,loω以下的小直流电阻通常采用双臂电桥进行测试。双臂电桥虽然测试准确度高,但它具有测试电流大、调平衡困难等缺点。本文介绍一种用数字电压表高精度测小电阻的方法。它不但能克服双臂电桥的缺点,而且测试小电阻的准确度可和双臂电桥相比,测量范围为0. 01ω~1kω。
2测量原理
如图1所示,这是常见的电压降法测电阻。图中e为直流电源,pa为数字电流表,pv为数字电压表,rx为被测电阻,通常认为,用电压降法测大直流电阻准确,测小直流电阻并不准确。其实,只要正确接线,并采用高准确度的数字电表,用电压降法测小电阻的准确度,完全可以和双臂电桥相比。引入,令接触电阻为r。引线电阻由b、b1两点到数字电压表pv的两根引线产生,令引线电阻为。因数字电压表内阻很大,引线电阻可忽略不计。关键是要排除接触电阻r1的影响。排除的方法是将测量的电流臂a、a1两点接前,测量的电压臂b、b1两点接后,这样测出的rx就会等于等,不会有理论误差。相反,若将电压臂接前,电流臂接后,即将图1中的b、b1两点,移到c、c1两点测,这样由等算出的电阻,就不会等于r,而多加了一个。数字表测小电阻,则是采用上述电压降法测电阻,两电流臂接外,两电压臂接内,并用恒流源作电源,取消电流表,电流选looma、loma两档,因电流是1的倍数关系,便可直接将数字电压表的电压读数转换成欧姆读数,测量极为方便。加上恒流源的接线如图2所示。
要使测小电阻准确,必须要排除测量的接触电阻和引线电阻。图1中,由a、a1两点, 图2中采用可调式三端稳压块w317经电产生测量接触电阻,因测量电流j由这两点 流取样后作成恒流源。分两档,r1为looma取样电阻,能在0. 01~30ω,测量范围内提供looma恒定测量电流。r1为loma取样电阻,能在1 0ω~1kω测量范围内提供loma恒定的测量电流。looma、loma,用高准确度的数字电流表校准。这样,测量小电阻就变得非常简单,而且测试准确度较高。数字欧姆显示,既可直接用数字电压表,也可选用专门数字电压模块,作成专门数字微姆计。前者要注意小数点位数,后者应按欧姆需要,进行内部小数点移位,直接欧姆数显。
3测试比较
附表是用10进电阻箱作标准,在同样情况下,用数字电压表法和双臂电桥,对一组小电阻测试进行比较。
从附表可知,二者的测试准确度是比较接近的,数字电压表准确度稍差,是数字电压表最小档显示位数不够造成的,理论上并非差。当然,10进电阻箱也非标准,也有误差,所谓准确度也非****,这里只是在同样情况下进行比较。对电阻箱已知电阻测试,双臂电桥可以很快调平衡,故二者测试准确度没有多大差别。如果对未知电阻进行测试,准确度就不一定是双臂电桥优于数字电压表法,原因是双臂电桥测量电流大,如测量0.1ω电阻时,电流要加到2a以上,这样大的测量电流,电桥一下找不准平衡,电阻很快会发热变化,这样,洌试准确度就大大下降。而数字电压表法,不但测试快,而且测量电流小,电阻不易发热,所以用其测量未知电阻,仍能保持较高的准确度。
4保证准确度的相关措施
4.1数字电压表的采用
在数字电压表未普遍使用之前,用电压降法测小电阻并不准确,即使采用图1正确接线,因电阻太小,测试电流引起的压降也很小,一般指针式电压表的分辨率和准确度都不高,测试误差较大。当今高分辨率高准确度的数字电压表已普及,甚至数字万用表电压电流档的分辨率和准确度都比指针式电表高,这就为小电阻测试提供了方便。即使测试电流较小,牺牲的灵敏度也可由数字电压表的高分辨率、高准确度得到补偿。双臂电桥测小电阻,则必须要加大测试电流,才能保证足够的测试灵敏度。如用它测0.1电阻,测试电流要2a。而用 |