數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)電阻的三種高精度方法

四線測(cè)量法

在利用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)電阻的過(guò)程中，技術(shù)人員為了提升對(duì)小于100Ω的小電阻的精確測(cè)試，常常會(huì)用到四線測(cè)量法。所謂的四線測(cè)量法，就是將恒流源電流流入被測(cè)電阻R的兩根電流線和數(shù)字萬(wàn)用表電壓測(cè)量端的兩根電壓線分離開，使得數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量端的電壓不再是恒流源兩端的直接電壓，其操作原理如圖1所示。

圖1

從圖1所給出的測(cè)試原理圖中可以看出，在利用四線測(cè)量法完成數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)電阻的精確測(cè)試過(guò)程中，這一方法比通常的測(cè)量法多了兩根饋線，斷開了電壓測(cè)量端與恒流源兩端連線。由于電壓測(cè)量端與恒流源端斷開，恒流源與被測(cè)電阻Rx、饋線RL1、RL2構(gòu)成一個(gè)回路。送至電壓測(cè)量端的電壓只有Rx兩端的電壓，饋線RL1、RL2電壓沒(méi)有送至電壓測(cè)量端。因此，饋線電阻RL1和RL2對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。饋線電阻RL3和RL4對(duì)測(cè)量有影響，但影響很小，由于數(shù)字萬(wàn)用表的輸入阻抗遠(yuǎn)大于饋線電阻，所以，四線測(cè)量法測(cè)量小電阻的準(zhǔn)確度很高。

四線測(cè)量外加恒流源測(cè)量

上文中所提及的四線測(cè)量法固然能夠幫助工程師完成高精度的萬(wàn)用表測(cè)電阻工作，不過(guò)，在四線測(cè)量過(guò)程中，其恒流源電流的精確度把握是非常關(guān)鍵的。在這里建議采用外加的更穩(wěn)定的恒流源電流。

應(yīng)注意的是，外加的恒流源電流的大小要與數(shù)字萬(wàn)用表恒流源電流的大小相等。我們采用的外加的恒流源電流由高精密基準(zhǔn)電壓源MAX6250、運(yùn)放及擴(kuò)流復(fù)合管組成，如圖2所示。電壓源MAX6250的溫漂≤2ppm/℃，時(shí)漂ΔVout/t=20ppm/1000h。在這一測(cè)量過(guò)程中，電流I應(yīng)當(dāng)取800μA～1mA，R是極低溫漂線繞電阻(若取I=1mA，R=5kΩ)，這時(shí)I的溫漂和時(shí)漂相當(dāng)于MAX6250的水平。

饋線電阻補(bǔ)償測(cè)量法

饋線電阻補(bǔ)償法是另一種常見(jiàn)的萬(wàn)用表測(cè)電阻的高精度測(cè)量方式，在工業(yè)領(lǐng)域中，如果需要進(jìn)行高精度的電阻測(cè)試，往往會(huì)選擇采用三線制接法，使被測(cè)電阻與接地的線相接。這一測(cè)試方法的原理如圖3所示。在采用這一技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，電流I取800μA～1mA，R是極低溫漂線繞電阻(若取I=1mA，R=5kΩ)，這時(shí)電流I的溫漂和時(shí)漂相當(dāng)于MAX6250的水平。

在上圖所展示的這一饋線電阻補(bǔ)償測(cè)量法的操作示意圖中，當(dāng)恒流源電流I通過(guò)饋線2流入被測(cè)電阻，此時(shí)饋線1接地，饋線2和3分別接運(yùn)放A1和A2的輸入端。若兩運(yùn)放的增益都為1，其輸出電壓V1和V2可計(jì)算為：

此時(shí)，差動(dòng)放大器A3的輸出電壓V0可以按下式計(jì)算為：

從上式可知，在饋線電阻補(bǔ)償測(cè)量的過(guò)程中，饋線電阻上的附加電壓加到A3的輸入端，通過(guò)求差而消除，輸出電壓僅與被測(cè)電阻有關(guān)，且成線性關(guān)系。不管被測(cè)電阻大小如何，誤差都能完全補(bǔ)償。這也就是這一測(cè)量方法能夠保障數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)電阻的結(jié)果保持高精度的原因。

在這種饋線電阻補(bǔ)償法測(cè)量小電阻電路中，測(cè)量精確度主要取決于恒流源電流I的精確度和饋線電阻RL的大小是否相等。電路中的運(yùn)放可選用四通用單運(yùn)放(LM324)。當(dāng)用此法測(cè)量阻值小于0.5Ω的電阻時(shí)，應(yīng)確保RL完全相等。

以上就是本文針對(duì)三種常見(jiàn)的數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)電阻的高精度技術(shù)，所進(jìn)行的總結(jié)和分享，希望對(duì)各位技術(shù)人員的日常工作有所幫助。