數字萬(wàn)用表測電阻的三種高精度方法

四線(xiàn)測量法

在利用數字萬(wàn)用表測電阻的過(guò)程中，技術(shù)人員為了提升對小于100Ω的小電阻的精確測試，常常會(huì )用到四線(xiàn)測量法。所謂的四線(xiàn)測量法，就是將恒流源電流流入被測電阻R的兩根電流線(xiàn)和數字萬(wàn)用表電壓測量端的兩根電壓線(xiàn)分離開(kāi)，使得數字萬(wàn)用表測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所給出的測試原理圖中可以看出，在利用四線(xiàn)測量法完成數字萬(wàn)用表測電阻的精確測試過(guò)程中，這一方法比通常的測量法多了兩根饋線(xiàn)，斷開(kāi)了電壓測量端與恒流源兩端連線(xiàn)。由于電壓測量端與恒流源端斷開(kāi)，恒流源與被測電阻Rx、饋線(xiàn)RL1、RL2構成一個(gè)回路。送至電壓測量端的電壓只有Rx兩端的電壓，饋線(xiàn)RL1、RL2電壓沒(méi)有送至電壓測量端。因此，饋線(xiàn)電阻RL1和RL2對測量結果沒(méi)有影響。饋線(xiàn)電阻RL3和RL4對測量有影響，但影響很小，由于數字萬(wàn)用表的輸入阻抗遠大于饋線(xiàn)電阻，所以，四線(xiàn)測量法測量小電阻的準確度很高。

四線(xiàn)測量外加恒流源測量

上文中所提及的四線(xiàn)測量法固然能夠幫助工程師完成高精度的萬(wàn)用表測電阻工作，不過(guò)，在四線(xiàn)測量過(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定的恒流源電流。

應注意的是，外加的恒流源電流的大小要與數字萬(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電壓源MAX6250、運放及擴流復合管組成，如圖2所示。電壓源MAX6250的溫漂≤2ppm/℃，時(shí)漂ΔVout/t=20ppm/1000h。在這一測量過(guò)程中，電流I應當取800μA～1mA，R是極低溫漂線(xiàn)繞電阻(若取I=1mA，R=5kΩ)，這時(shí)I的溫漂和時(shí)漂相當于MAX6250的水平。

饋線(xiàn)電阻補償測量法

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

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

此時(shí)，差動(dòng)放大器A3的輸出電壓V0可以按下式計算為：

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

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

以上就是本文針對三種常見(jiàn)的數字萬(wàn)用表測電阻的高精度技術(shù)，所進(jìn)行的總結和分享，希望對各位技術(shù)人員的日常工作有所幫助。