使用數(shù)字萬用表如何測(cè)量電阻,其中原理是什么?
高精度臺(tái)式數(shù)字多用表主要包括兩種測(cè)量模式:兩線電阻和四線電阻,甚至真正的歐姆電阻測(cè)量模式。眾所周知,四線電阻測(cè)量消除了引線誤差對(duì)兩線電阻測(cè)量的影響。在實(shí)際應(yīng)用中,大多數(shù)校準(zhǔn)器具有兩條線和四條線的補(bǔ)償功能,以消除導(dǎo)線誤差的影響,提高測(cè)量精度;但是,如果操作不當(dāng),將導(dǎo)致錯(cuò)誤的校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果。
1、兩線/四線電阻測(cè)量
數(shù)字多用表在電阻測(cè)量時(shí),可以選擇兩線測(cè)量或者四線測(cè)量?jī)煞N模式,簡(jiǎn)化為一個(gè)恒流源加一個(gè)電壓表的模型。恒流源產(chǎn)生的激勵(lì)電流流過被測(cè)電阻,在被測(cè)電阻兩端產(chǎn)生的伴隨電壓被數(shù)字多用表內(nèi)部的電壓表測(cè)量出來,由于數(shù)字多用表的激勵(lì)電流是已知的,利用歐姆定律它就可以計(jì)算出被測(cè)電阻的大小,并顯示在屏幕上。
在兩線電阻測(cè)量模式下,當(dāng)激勵(lì)電流流過被測(cè)電阻時(shí),實(shí)際上數(shù)表內(nèi)部電壓表測(cè)量到的電壓不僅包括被測(cè)電阻上的電壓降,還包括測(cè)量回路中測(cè)量引線的電壓降,包括從數(shù)表面板輸入高端Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測(cè)電阻,還有數(shù)表內(nèi)部電壓表到面板端子的引線,以及被測(cè)電阻的引出線,這些引線上的電壓降都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響。
若被測(cè)電阻是1Ω,兩根引線的誤差就可能高達(dá)20%。若是1MΩ,兩根引線的誤差約是0.2ppm,而被測(cè)的1MΩ電阻準(zhǔn)確度一般很少能到這個(gè)量級(jí),此時(shí)引線影響通??梢院雎圆挥?jì),因此大電阻測(cè)量一般直接用兩線方式即可。
要想更精確測(cè)量被測(cè)小電阻,可以選擇數(shù)字表的四線電阻測(cè)量模式。
激勵(lì)電流從數(shù)表的輸入高端Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測(cè)電阻,而數(shù)表的感應(yīng)高端Sense HI和低端LO兩端也接到被測(cè)電阻上,期待來直接感知被測(cè)電阻上的電壓降,但實(shí)際上這條回路仍然有引線電阻。而且四線測(cè)量時(shí),四根引線要求同種類型和長(zhǎng)度,因此感應(yīng)回路的引線電阻和激勵(lì)電流回路的引線電阻是基本相同的。
四線測(cè)量之所以能夠消除引線電阻影響,關(guān)鍵在于直流電壓表都有一個(gè)內(nèi)阻,阻值一般都可以達(dá)到10MΩ,甚至10GΩ或1TΩ,加上很微小的引線電阻,回路仍然是10M歐以上的大電阻。這樣,當(dāng)電壓表與被測(cè)小電阻并聯(lián)時(shí),電壓表回路吸收或流過的電流非常小,是恒流源激勵(lì)電流的數(shù)百萬或千萬分之一,因此感應(yīng)回路的引線電阻上的電壓降完全可以忽略不計(jì),也可以說整個(gè)激勵(lì)電流都流過了被測(cè)電阻,這樣電壓表測(cè)量的就是被測(cè)電阻上的電壓降,所以借此消除了引線電阻的影響。
2、真歐姆電阻測(cè)量
上述四線測(cè)量線路中,實(shí)際上還有一個(gè)誤差源,那就是引線與被測(cè)電阻連接點(diǎn)的熱電勢(shì)。由于測(cè)試引線的材質(zhì)與被測(cè)電阻連接端的金屬不同,在連接點(diǎn)就會(huì)形成熱電偶效應(yīng),隨溫度變化產(chǎn)生熱電勢(shì),帶來誤差。因此高精度數(shù)字表如Fluke 8558A/8588A等提供了真歐姆(TruΩ)測(cè)量方式,可以消除熱電勢(shì)的影響。
工程師鄧生 ? 來源:未知 ? 作者:劉芹 ? 2023-08-24 14:48 ? 805次閱讀
萬用表測(cè)量電阻的方法
萬用表是一種常用的電子測(cè)試儀器,可以進(jìn)行多種電學(xué)參數(shù)的測(cè)量,包括電壓、電流、電阻等等。其中,電阻的測(cè)量是萬用表的基本功能之一,它適用于各種電路和電子器件的測(cè)試和修理。
在測(cè)量電阻之前,我們需要了解一些電阻的基礎(chǔ)知識(shí)。電阻是電路中提供電阻力的元件,它的作用是限制電流通過某個(gè)部件或線路的能力。電阻的單位是歐姆(Ω),常用的電阻量級(jí)有千歐(kΩ)和兆歐(MΩ)。電阻值越大,電路中的電阻越大,電流通過的能力越小。
測(cè)量電阻的方法有很多種,下面介紹一些常用的方法。
1. 直接測(cè)量法
直接測(cè)量法是一種簡(jiǎn)單、快速的測(cè)量方法。它適用于測(cè)量小電阻(幾歐姆以下)或大電阻(幾百兆歐姆以上)的電路。具體操作方法如下:
(1)將電阻測(cè)量范圍設(shè)定到相應(yīng)的位置。一般情況下,萬用表的電阻測(cè)量范圍有多檔,例如200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ等等。
(2)將測(cè)試筆各自接到待測(cè)電阻的兩端。此時(shí),電路應(yīng)處于斷路狀態(tài)。
(3)讀取萬用表的示數(shù)。如果超過表頭最高范圍,需要重新選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭?
2. 并聯(lián)電橋法
并聯(lián)電橋法是一種經(jīng)典的電阻測(cè)量方法,常用于測(cè)量較小的電阻值。它的原理是通過將待測(cè)電阻與已知電阻并聯(lián)形成電橋,使得電路平衡,從而測(cè)量出待測(cè)電阻的阻值。具體操作方法如下:
(1)將電阻測(cè)量范圍設(shè)定到最低檔,例如200Ω。
(2)將萬用表的測(cè)試筆分別連接到已知電阻和待測(cè)電阻的兩端,形成一個(gè)并聯(lián)電路。
(3)調(diào)節(jié)電橋上的可變電阻,使得測(cè)試筆之間的電位差為0。
(4)讀取萬用表上的阻值。此時(shí),待測(cè)電阻的阻值為已知電阻值乘以測(cè)試筆之間的電勢(shì)差的比值。
3. 串聯(lián)電橋法
串聯(lián)電橋法是一種可靠的測(cè)量電阻的方法,適用于測(cè)量大電阻。它的原理是將待測(cè)電阻與已知電阻串聯(lián)形成電橋,使得電路平衡,從而測(cè)量出待測(cè)電阻的阻值。具體操作方法如下:
(1)將電阻測(cè)量范圍設(shè)定到最高檔,例如2MΩ。
(2)將萬用表的測(cè)試筆連接到已知電阻和待測(cè)電阻的兩端,形成一個(gè)串聯(lián)電路。
(3)調(diào)節(jié)電橋上的可變電阻,使得測(cè)試筆之間的電位差為0。
(4)讀取萬用表上的阻值。此時(shí),待測(cè)電阻的阻值為電源電壓乘以已知電阻值的比值再減去測(cè)試筆之間的電勢(shì)差。
4. 四線法
四線法是一種精確測(cè)量電阻的方法,可以避免測(cè)試筆電阻的干擾。它的原理是通過兩個(gè)測(cè)試筆分別給待測(cè)電阻施加電壓和電流,從而計(jì)算出電阻的阻值。具體操作方法如下:
(1)將電阻測(cè)量范圍設(shè)定到相應(yīng)的位置。一般情況下,萬用表的電阻測(cè)量范圍有多檔,例如200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ等等。
(2)將萬用表的兩個(gè)測(cè)試筆分別連接到待測(cè)電阻的兩端,形成一個(gè)電路。
(3)按下萬用表上的測(cè)試按鈕,讓測(cè)試筆發(fā)送一個(gè)恒定的電流。
(4)讀取萬用表上的阻值。此時(shí),萬用表已經(jīng)自動(dòng)計(jì)算了測(cè)試筆的電阻值,并剔除了它們對(duì)電阻測(cè)量結(jié)果的影響。
總之,萬用表是一種非常常用的電子測(cè)試儀器,可以用于多種電學(xué)參數(shù)的測(cè)量,其中電阻測(cè)量是其基本功能之一。在實(shí)際工作中,我們可以根據(jù)待測(cè)電阻的阻值范圍和要求,選擇合適的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。同時(shí),需要注意使用正確的量程和技巧,以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。