今天小编为大家带来关于用数字万用表xx测量小电阻的方法,其中万用表电阻为Rx,电压测量端S1、S2通过短路线接至Hi-Lo端。数字万用表实际测量到的电阻值包括被测电阻Rx及馈线电阻RL1和RL2。当测量的电阻阻值较小时,馈线电阻产生的误差就不容忽视。如何用现有的数字万用表xx测量阻值很小的电阻是工程技术人员经常遇到的问题。
四线测量
四线测量是将恒流源电流流入被测电阻R的两根电流线和数字万用表电压测量端的两根电压线分离开,使得数字万用表测量端的电压不再是恒流源两端的直接电压,如下图所示。
图一
从图中可以看出,四线测量法比通常的测量法多了两根馈线,断开了电压测量端与恒流源两端连线。由于电压测量端与恒流源端断开,恒流源与被测电阻Rx、馈线RL1、RL2构成一个回路。送至电压测量端的电压只有Rx两端的电压,馈线RL1、RL2电压没有送至电压测量端。因此,馈线电阻RL1和RL2对测量结果没有影响。馈线电阻RL3和RL4对测量有影响,但影响很小,由于数字万用表的输入阻抗(MΩ级)远大于馈线电阻(Ω级),所以,四线测量法测量小电阻的准确度很高。不过,四线测量中的恒流源电流的xx度非常关键。建议采用外加的更稳定的恒流源电流;应注意的是,外加的恒流源电流的大小要与数字万用表恒流源电流的大小相等。我们采用的外加的恒流源电流由高精密基准电压源MAX6250、运放及扩流复合管组成,如下图所示。电压源MAX6250的温漂≤2ppm/℃,时漂ΔVout/t=20ppm/1000h。
图二
I取800μA~1mA,R是极低温漂线绕电阻(若取I=1mA,R=5kΩ),这时I的温漂和时漂相当于MAX6250的水平。
馈线电阻补偿
馈线电阻补偿法通常采用三线制接法,被测电阻与接地的线相接。原理如下图所示。
图三
恒流源电流I通过馈线2流入被测电阻,馈线1接地,馈线2和3分别接运放A1和A2的输入端。若两运放的增益都为1,其输出电压V1和V2为:
从上式可知,馈线电阻上的附加电压加到A3的输入端,通过求差而xx,输出电压仅与被测电阻有关,且成线性关系。不管被测电阻大小如何,误差都能xx补偿。
在这种馈线电阻补偿法测量小电阻电路中,测量xx度主要取决于恒流源电流I的xx度和馈线电阻RL的大小是否相等。电路中的运放可选用四通用单运放(LM324)。当用此法测量阻值小于0.5Ω的电阻时,应确保RLxx相等(注意馈线材料,长短及焊点的大小)。
实验比较
比较分四组进行:①用普通数字万用表测量;②用四线测量(借助于数字万用表本身的恒流源电流);③用四线测量(用外加的恒流源电流);④馈线补偿测量。
如下图所示对测量结果的比较可以看出对于100Ω的电阻,普通数字万用表的测量相对误差在2%左右,随着电阻值变小,未经过改进的数字电源万用表的测量误差越来越大,原因主要是馈线电阻的影响;经过处理的数字表,测量5Ω电阻的相对误差在2%以下,但受恒流源电流本身稳定度的影响,②、③测量结果的准确度也不一样;而馈线补偿法测量误差最小,不管馈线电阻大小如何,其测量0.1Ω的相对误差都低于10%。
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