高精度直流微电阻测试仪的研究与开发-----理论研究

2014-11-13 11:29:20来源: eefocus

2.2.2.3电桥法测电阻原理

直流双臂电桥又称凯尔文电桥,主要用于测量低值电阻。双电桥测小电阻的电路原理图如图2.5所示:

图中RX是被测电阻,RN是低阻值标准电阻,它们都是4端连接;RX与RN用一根短而粗的电阻值为R的导线连接,并与电源组成一个闭合回路:电压接头分别与R1,R2,R3和R4连接,各电阻值均不小于10

当电桥平衡时,检流计中无电流通过,E和f两点电势相等,根据基尔霍夫第二定律列出方程组,解得:


在实验中,固定凡和凡,调节凡和凡,使电桥平衡,运用公式即可计算出被侧电阻凡的阻值.



双臂电桥减小附加电阻影响的关键在于4端连接,从图中可以看出,4端连接是电流接头和电压接头分接,把各连接部分的导线电阻分别引入检流计回路或电源支路中。因检流计回路电阻为大电阻,引入检流计回路的附加电阻可忽略不计;而引入电源支路的导线电阻和接触电阻只影响工作电流,不影响电桥平衡;因此,都不影响凡的测量值。值得说明的是,由于电源回路包括凡与凡中电阻小,电流大,电路易发热,会使电路中电阻值增大,造成测量值变化不定。因此,在实际测量低阻时,应尽量缩短实验操作的时间,为避免实验数据变化不定,应考虑电路散热问题,最简单的方法是增大4端连接头的散热面积〔51.双电桥法测电阻的特点是能消除接线电阻及接触电阻所造成的误差,大大减小接触电阻的影响,提高了测量的精度。但是由于双臂电桥回路通过的是只有几个微安的微弱电流,难以消除电阻较大的氧化膜的影响,测出的电阻示值偏大,而氧化膜在大的电流下很容易被烧坏,不允许正常电流通过。而且当触头因调整不当、运行中发生变化或触头烧损严重等使有效接触面积减小时,双臂电桥的微弱电流在其接触处不会产生收缩,无法测出收缩电阻,而在大电流或正常电流通过时,会使该处接触处的电阻增加,引起触头的过渡发热和加速氧化。

2.2.2.4四线法测电阻原理

四线测量是将恒流源Is电流流入被测电阻RX的两根电流线和电压表测量端的两根电压线分开,使得电压表测量端的电压不再是恒流源两端的直接电压,如图2.6所示。

从图中可知:“四线测量法比二线测量法多了两根馈线,电压测量端并不和恒流源端直接相连,而是直接连到待测电阻两端。所以,恒流源与被测电阻R厂、馈线尺、凡构成一个回路。送至电压测量端的电压只有RX两端的电压,馈线R1、R4电压没有送至电压测量端,因此,馈线电阻R1和R4对测量结果影响极小。由于电压表的输入阻抗远大于馈线电阻R2和R3,馈线电阻R2和R3对测量结果影响同样很小。通过已知电流凡和测得的电阻凡两端的电压呱即可得到RX:

所以由上式可知,四线测量法测量微小电阻的准确度很高。因此,即使测量导线电阻不相等,也不会对测量造成影响。所以,本课题研究的高精度微电阻测试仪采用四线制的方法来测量。

2.3.3电流反向两次测量法

电流反向两次测量法的原理如下图2.7所示,误差源中的热电动势既来自测量电路外部,又来自测量电路本身;电化学电势,同样也来自测量电路外部和内部,折算到放大电路输入端放大电路本身的失调电压,记为际。这些误差信号大小基本都不随测试电流的大小和方向变化,但是热电动势会随温度变化而变化



设来自测量电路外部的热电势为绮,来自测量电路本身的热电势为瑞;来自测量电路外部的电化学电势为凡,来自内部的电化学电势为E:;折算到放大电路输入端放大电路本身的失调电压为。

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关键字:直流微电阻测试仪  恒流源  四线法  电桥法

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1113/article_10058.html
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