高精度直流微電阻測試儀設(shè)計小tips（1）：誤差處理

　　A、B為兩種不同材料的導(dǎo)體，雙、幾處為兩導(dǎo)體接觸結(jié)點的溫度，則產(chǎn)生的熱電勢為氣。為：

　　其中，么，為不同材料導(dǎo)體之間接觸時的熱電勢常數(shù)，單位為。v/℃下面給出了幾種金屬接觸時的么，值：

　　由上可見，雖然銅一銅接觸所產(chǎn)生的熱電動勢很小，但如果銅質(zhì)材料連接不良，并且存在氧化時，熱電勢對微弱直流信號測量的影響是相當(dāng)大的 。

　　2.2.2.2化學(xué)電動勢

　　電化學(xué)效應(yīng)是微弱直流電壓測量中另一個主要的誤差來源，它實質(zhì)上是兩個電極之間電化學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的微弱的電池效應(yīng)。例如，常用的環(huán)氧樹脂印刷線路板，當(dāng)清潔不夠時有一些沾污或助焊劑等，就可能產(chǎn)生nA量級的誤差電流。如果溫度高或被沾污，材料的絕緣電阻會大大降低。高濕度會引起材料變形或吸收水分，而沾污則可能來源于人的體油、鹽或焊料等。沾污首先降低絕緣電阻，如果再加上高濕度，會形成導(dǎo)電通路，甚至形成大串聯(lián)電阻的化學(xué)電池。這種電池可能產(chǎn)生的誤差電流在PA到nA量級。與熱電勢一樣，系統(tǒng)內(nèi)部的化學(xué)電勢的影響是可以消除的，但信號輸入回路的電化學(xué)電勢的影響有時難以消除 。

2.3直流微電阻測量的誤差處理方法

　　測試電流流過弱電阻時，無法精確測量兩端微弱電壓信號的原因主要是直流誤差源的影響。：這些誤差源主要包括：熱電勢、電化學(xué)電勢、放大電路本身的失調(diào)和溫漂等。通常情況下，誤差信號的幅度遠(yuǎn)大于待測電壓信號從而將其淹沒，放大待測信號的同時也會放大誤差信號。只有在消除或減小誤差源的情況下進(jìn)行放大，測量才有意義 。針對上小節(jié)提到的直流微電阻測量中的熱電勢誤差、化學(xué)電動勢誤差和測量電路本身的失調(diào)誤差，首先可以從物理手段上去解決，其次可以采用電流反向三次測量法來消除誤差，最后還可以選擇合適的電路接線方法，以最大限度的排除誤差對微電阻電陰一值測量的干擾。

　　2.3.1消除誤差的物理手段

　　為了減小熱電勢誤差，在設(shè)計電路時應(yīng)盡可能選擇同質(zhì)的測量導(dǎo)線，并且盡可能減小測量端與測量環(huán)境的溫差。將儀器電路中的所有結(jié)點位置靠近放置，并保持測試儀器內(nèi)部的通風(fēng)良好，盡可能保持各元器件的溫度一致；應(yīng)在測量前使儀器預(yù)熱一段時間，以使測量儀器內(nèi)部的溫度與環(huán)境溫度盡可能的接近，以使測量的誤差盡可能的小。

　　為了減小化學(xué)電動勢的影響，應(yīng)選擇不吸水的材料，同時要注意保持絕緣體的清潔衛(wèi)生，不要被污物或灰塵附上，如發(fā)現(xiàn)絕緣體上附有污垢應(yīng)及時的進(jìn)行清潔處理，這是消除和減少化學(xué)電動勢的誤差的物理手段。

　　我們用物理手段只能夠消除部分誤差，諸如熱電動勢、電化學(xué)電勢、測量電路失調(diào)等誤差不能用物理手段完全的消除，總還是部分存在的。下面我們從電路接線方法和二次測量法上來探討消除誤差的方法。

　　2.3.2電路接線方法設(shè)計

　　常用的電阻測量接線方法一般有四種，根據(jù)測量所用饋線的根數(shù)，可分二線法、三線法和四線法，另外還有一種也是比較常見的電橋法測量電阻接線方式。

　　下面分別來看二線法，。三線法、電橋法和四線法的原理和優(yōu)缺點。

　　2.3.2.1二線法測電阻原理

　　二線法測電阻的電路示意圖，如圖2.3所示：

　　其中，待測電，阻為尺，測量接觸電阻和引線電阻分別用尺和凡表示，從圖中可以看出，未知電阻凡測出的電阻值將是凡、尺和凡阻值之和。所以，只有在待測電阻較大的時候才能采用此方法，如果被測電阻較小，甚至小于測量導(dǎo)線電阻，那么該方法就會產(chǎn)生較大的誤差。因此，對于測量本身電阻值很小的微電阻，二線法是不適合的，它只適合于較大電阻的測量接線。

　　2.3.2.2三線法測電阻原理

　　采用三線法測電阻的接線是被測電阻凡與接地線相接。原理如圖2.4所示。

　　圖中，待測電阻」路的一端通過導(dǎo)線接地，另一端分別經(jīng)由兩根導(dǎo)線連接運放Al和AZ，要求三根導(dǎo)線的電阻相同，均為尺。當(dāng)通以如圖電流I時，兩個運放輸出電壓代和K分別為：（三個運放的增益都為1）

　　從上式可知，不管被測電阻的值是多少，導(dǎo)線電阻所產(chǎn)生的誤差影響可以被補償。在這種補償法測量微電阻電路中，確保測量精確度的因素主要是三根導(dǎo)線的電阻值凡是否一致。所以，當(dāng)用此法測量電阻值較小的電阻時應(yīng)該要特別注意連接待測電阻的三根導(dǎo)線的電阻值要相等才能保證測量的精確度。

　　這種三線法的測量電阻的方法在實際的應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛，只要注意三根導(dǎo)線的電阻值相等就基本上能夠達(dá)到一定的精度要求。但是，三線制電阻測量方法只能消除等值線電阻的影響，不能消除接觸電阻的影響，氣而測量導(dǎo)線的長度不可能完全相等，因此，三線法無法達(dá)到微電阻測量的高精度要求。