高精度直流微電阻測(cè)試儀設(shè)計(jì)小tips（1）：誤差處理方法

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

　　由上可見(jiàn)，雖然銅一銅接觸所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)很小，但如果銅質(zhì)材料連接不良，并且存在氧化時(shí)，熱電勢(shì)對(duì)微弱直流信號(hào)測(cè)量的影響是相當(dāng)大的 。

　　2.2.2.2化學(xué)電動(dòng)勢(shì)

　　電化學(xué)效應(yīng)是微弱直流電壓測(cè)量中另一個(gè)主要的誤差來(lái)源，它實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)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(shù)脂印刷線路板，當(dāng)清潔不夠時(shí)有一些沾污或助焊劑等，就可能產(chǎn)生nA量級(jí)的誤差電流。如果溫度高或被沾污，材料的絕緣電阻會(huì)大大降低。高濕度會(huì)引起材料變形或吸收水分，而沾污則可能來(lái)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(huì)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(jí)。與熱電勢(shì)一樣，系統(tǒng)內(nèi)部的化學(xué)電勢(shì)的影響是可以消除的，但信號(hào)輸入回路的電化學(xué)電勢(shì)的影響有時(shí)難以消除 。

2.3直流微電阻測(cè)量的誤差處理方法

　　測(cè)試電流流過(guò)弱電阻時(shí)，無(wú)法精確測(cè)量?jī)啥宋⑷蹼妷盒盘?hào)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(shì)、電化學(xué)電勢(shì)、放大電路本身的失調(diào)和溫漂等。通常情況下，誤差信號(hào)的幅度遠(yuǎn)大于待測(cè)電壓信號(hào)從而將其淹沒(méi)，放大待測(cè)信號(hào)的同時(shí)也會(huì)放大誤差信號(hào)。只有在消除或減小誤差源的情況下進(jìn)行放大，測(cè)量才有意義 。針對(duì)上小節(jié)提到的直流微電阻測(cè)量中的熱電勢(shì)誤差、化學(xué)電動(dòng)勢(shì)誤差和測(cè)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(cè)量法來(lái)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(duì)微電阻電陰一值測(cè)量的干擾。

　　2.3.1消除誤差的物理手段

　　為了減小熱電勢(shì)誤差，在設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)盡可能選擇同質(zhì)的測(cè)量導(dǎo)線，并且盡可能減小測(cè)量端與測(cè)量環(huán)境的溫差。將儀器電路中的所有結(jié)點(diǎn)位置靠近放置，并保持測(cè)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(cè)量前使儀器預(yù)熱一段時(shí)間，以使測(cè)量?jī)x器內(nèi)部的溫度與環(huán)境溫度盡可能的接近，以使測(cè)量的誤差盡可能的小。

　　為了減小化學(xué)電動(dòng)勢(shì)的影響，應(yīng)選擇不吸水的材料，同時(shí)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(shí)的進(jìn)行清潔處理，這是消除和減少化學(xué)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)、電化學(xué)電勢(shì)、測(cè)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(cè)量法上來(lái)探討消除誤差的方法。

　　2.3.2電路接線方法設(shè)計(jì)

　　常用的電阻測(cè)量接線方法一般有四種，根據(jù)測(cè)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(jiàn)的電橋法測(cè)量電阻接線方式。

　　下面分別來(lái)看二線法，。三線法、電橋法和四線法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)。

　　2.3.2.1二線法測(cè)電阻原理

　　二線法測(cè)電阻的電路示意圖，如圖2.3所示：

　　其中，待測(cè)電，阻為尺，測(cè)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(cè)出的電阻值將是凡、尺和凡阻值之和。所以，只有在待測(cè)電阻較大的時(shí)候才能采用此方法，如果被測(cè)電阻較小，甚至小于測(cè)量導(dǎo)線電阻，那么該方法就會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。因此，對(duì)于測(cè)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(cè)量接線。

　　2.3.2.2三線法測(cè)電阻原理

　　采用三線法測(cè)電阻的接線是被測(cè)電阻凡與接地線相接。原理如圖2.4所示。

　　圖中，待測(cè)電阻」路的一端通過(guò)導(dǎo)線接地，另一端分別經(jīng)由兩根導(dǎo)線連接運(yùn)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(shí)，兩個(gè)運(yùn)放輸出電壓代和K分別為：（三個(gè)運(yùn)放的增益都為1）

　　從上式可知，不管被測(cè)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(bǔ)償。在這種補(bǔ)償法測(cè)量微電阻電路中，確保測(cè)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(cè)量電阻值較小的電阻時(shí)應(yīng)該要特別注意連接待測(cè)電阻的三根導(dǎo)線的電阻值要相等才能保證測(cè)量的精確度。

　　這種三線法的測(cè)量電阻的方法在實(shí)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(cè)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(cè)量導(dǎo)線的長(zhǎng)度不可能完全相等，因此，三線法無(wú)法達(dá)到微電阻測(cè)量的高精度要求。