直流电阻丈量

2017-05-06 13:12分类：机械维修阅读：

　　在直流条件下测得的电阻称直流电阻。在工程和试验运用中，所需丈量的电阻计划很宽，约为10-6～1011Ω或更宽。从丈量视点启航，通常将电阻分为小电阻（1Ω以下，如触摸电阻、导线电阻等），中值电阻（1～16Ω）和大电阻（106Ω 以上，如绝缘资料电阻）。

　　电阻的丈量办法许多，按原理可分为直接丈量法、比照丈量法、直接丈量法；也可分为电表法、电桥法、谐振法及运用改换器丈量电阻等办法。

　　1．电表法

　　电表法丈量电阻的原理建立在欧姆规矩之上，电压-电流表法（简称伏-安法）、欧姆表法及三表法是电表法的多见办法。

　　（1）伏-安法

　　丈量直流电阻的伏-安法是一种直接丈量法，运用电流表和电压表一同测出流经被测电阻RX的电流及其两头电压，依据欧姆规矩，被测电阻RX的阻值为

　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

　　式中，UV和IA别离为电压表和电流表的示值。

　　伏-安法丈量电阻有两种计划，如图1所示，图中RV、RA别离为电压表和电流表的内阻。图1（a）所示计划电流标明值包含了流过电压表的电流，适用于丈量阻值较小的电阻；图1（b）所示计划电压表的示值包含了电流表上的压降，适用于丈量阻值较大的元件。

　　伏-安法的利益是可按被测电阻的作业电流丈量，因而非常适宜丈量电阻值与电流有关的非线性元件（如热敏电阻等），且丈量简略。但由于电表有内阻，

图1　伏-安法丈量直流电阻

　　故不论用哪种计划均存在办法过失，因而，伏-安法丈量精度不高。

　　（2）欧姆表法

　　从式（2-70）可知，假定UV坚持不变，被测电阻Rx将与通过电流表A的电流IA成单值的反比联络，而磁电式电流表指针的偏转角θ与通过的电流IA成正比，则电流表指针的偏转角能反映Rx值巨细。因而，如将电流表按欧姆值刻度，就变成可直接丈量电阻值Rx的外表，称为欧姆表。

　　欧姆表丈量电阻的电路如图2所示。

　　图中RA为欧姆表内阻，这儿欧姆表实习是按欧姆值刻度的磁电式微安表；R1为限流电阻，S是短接开关；欧姆表中以电池的电压US作为安稳电压源，思考到电池的电压会逐步下降，为了消除电压改动对电阻丈量的影响，设有调零电阻R2。被测电阻Rx串联接入电路中。

　　丈量前，先将S闭吞并调度R2直至欧姆表指针精确指在0刻度，然后断开S，接入被测电阻Rx进行丈量，并从欧姆表直接读出被测值。

　　除传统的指针式欧姆表外，数字式欧姆表也已遍及运用。数字式欧姆表通常是在数字式直流电压表的输入端加一“欧姆电压改换器”后得到的，图3是欧姆-电压改换器的原理。

图2　欧姆表丈量电阻电路　　图3　欧姆-电压改换器原理电路

　　图中外接电源U经R和稳压二极管DZ，供应安稳的基准电压UZ；S为量程开关，用来切换纷歧样的输入电阻Rn，以改动欧姆量程计划；A是反相接法的运算拓展器，用来把被测电阻Rx改换为电压，故又称改换拓展器。该电路的输出电压为

　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　从上式可知改换器的输出直流电压U0与Rx成正比联络，故用直流数字式电压表来丈量此U0值并按欧姆刻度，就可得到Rx值。

　　2．电桥法

　　丈量直流电阻最常用的是电桥法。电桥分为直流电桥和沟通电桥两大类，直流电桥首要用于丈量电阻。

　　直流电桥由四个桥臂、检流计和电源构成，其原理电路如图3所示。图中R1、R2、R3是规范电阻，Rx是被测电阻；G是活络度很高的微安级磁电式检流计，用来指零。丈量时调度R1、R2、R3使电桥平衡，电桥抵达平衡时UBD为零，检流计G中无电流，由电桥平衡条件R1·R3=R2·Rx可得被测电阻

　　　　　　　　　　　　　　　　（3）

　　由上式可见，这种办法实质上是用规范电阻与被测电阻Rx比照照，用指零外表指示被丈量与规范量是不是持平（平衡），然后求得被丈量。因而这种办法又称为零位式丈量法或比照丈量法，丈量的精度简直等于规范量的精度，这是它的利益。这种丈量办法的缺陷是在丈量进程中，为取得平衡状况，需求进行重复调度，查验速度慢，不能习气许多、活络丈量的需求，也不适宜适电阻传感器的改动电阻的丈量。

　　直流单电桥测电阻的计划在1Ω～1MΩ之间。电阻大于1MΩ时，电桥的漏电流对丈量过失的影响已不能疏忽；而电阻小于1Ω时，接线电阻和触摸电阻的影响开端增大。

　　3．直流小电阻的丈量

　　（1）直流双电桥

　　直流双电桥又称开尔文电桥，它是用来丈量小电阻的一种比照仪器。图5为直流双电桥原理电路。图中，Rx是被测电阻，Rn是阻值已知的规范电阻，Rx和Rn均备有四端接头以消除接线电阻、触摸电阻对丈量效果的影响。R1、R2、R3、R4是桥臂电阻，r是引线电阻。丈量时调度桥臂电阻使I0=0，即便电桥抵达平衡，则有

　　　　　　　　　　（4）

　　解此方程组可得

　　　（5）

图4　直流单电桥原理电路　　图5　直流双电桥原理电路

　　使电桥在调度平衡的进程中坚持R1／R2=R3／R4（构造上把R1、R3和R2、R4都做成同轴调度的电阻），则（6）式简化为

　　　　　　　　　　　　　　　　　（7）

　　上式与单电桥公式（3）相似，但单电桥丈量的是二端电阻，它包含桥臂间的引线电阻、触摸电阻及被测电阻在内，当被测电阻很小时（1Ω以下），引线和触摸电阻不能疏忽，故丈量过失很大。而双电桥中，引线和触摸电阻都别离包含在相应的桥臂上，桥臂电阻R1、R2、R3和R4都挑选在10Ω以上，即远大于引线和触摸电阻，这么就能够消除或大大削减引线和触摸电阻对丈量效果的影响。双电桥丈量小电阻的计齐截般在1～10-5 Ω之间。

　　（2）数字微欧计

　　用直流双电桥丈量小电阻有操作不便利当利当当利当利利当当利当当利当当利当利当，费时的缺陷，且丈量精度除与仪器有关外，还与操作人员的娴熟程度有关。近些年研讨翻开起来的数字微欧计，是一种丈量低值电阻的数字式外表。它的根柢原理是：运用直流恒流源在被测电阻Rx上发作直流电压降Ux，然后通过电压拓展和A／D改换器变为数字闪现的电阻值。在丈量进程中，选用“四端子”（电流端子、电位端子）丈量法，消除引线和触摸电阻带来的过失。数字微欧计具有操作简略，省时，数显，对操作人员恳求不高档利益。

　　（3）脉冲电流丈量法

　　由于小电阻数值很小，假定选用电流－电压降法进行丈量，则因压降通常很小，信噪比很低，要想取得高丈量精度较为艰难。如加大丈量电流，能够添加在被测电阻Rx上的电压降，下降对丈量压降仪器的恳求，但被测电阻的温度也就随之添加，阻值亦相应改动，这种景象称为电阻的负载效应。

　　电阻的温升是通过电流和通过期刻的函数，假定操控通过电流的时刻很短，则可大大削减电阻的温升，然后削减阻值的改动。因而，能够用脉冲大电流来丈量小电阻。这种丈量办法的原理是：由操控电路操控脉冲电流源的数值和启、停时刻，拓展器在电流源翻开时刻内作业，拓展小电阻两头的电压降，核算机通过A／D改换接口读入压降值并核算出小电阻值。

　　脉冲电流法可从跋涉丈量小电阻的精度、分辩力和丈量速度。

　　4．直流大电阻的丈量

　　常用的大电阻丈量办法有冲击电流计法、高阻电桥法、兆欧表法等。大阻值电阻丈量时要留神防护（安全防护和丈量防护）。

　　（1）冲击电流计法

　　冲击电流计法丈量原理如图6所示。图中Rx为被测电阻。当开关S倒向“1”时，电容C被充电，充电时刻为t，其上的电压和电荷别离为

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