高精度电阻测量方法及其应用

高精度电阻测量方法及其应用

吕万娣

航空工业宝胜科技股份有限公司质量管理部  江苏扬州  225800

摘要：电阻量是电学计量的基本物理量，利用比例法测定电阻，在电路中以高精度电阻为准，同时测定标准电阻和被测量电阻两侧电压，利用电压和电阻的比例获得被测电阻值，可以消除激励源误差，同时标准电阻器的精密度较高，可以从标准角度提高测量精度。
关键词：高精度电阻测量方法；应用；

分析表明，测量电压的精度非常高，而误差产生的结果却较少。在测量过程中通常给出固定值。也没有必要用实时测量直流电源的励磁。由于负载效应会导致一定的误差，所以在计算时会出现误差。电压电流法的电阻测量应取决于激励电流产生的误差。

一、高精度电阻测量方法

1.电阻测量欧姆计。测量电阻的最直接方法是由几个电表直接测量直流电阻。测量电阻只能是粗略的，为下一步的测量提供一个参测量原理两表笔短接后调节使电表指针在0位，通过电流访问测量电阻可以这样做，设置测量电阻的大小。使用方法是机械调零，选择测量范围，设置为零测量的读数注意限动的倍数，换档。注意在使用欧姆计测量电阻时，为了减少误差，应将测量结果记录在案。指针应尽可能靠近中间值（平均值的电阻刻度盘欧姆表不均匀），在测量过程中，每一个换档应重新调整为零。控制仪表的稳定性：在使用电子元件的情况下，每次测量后，必须保证仪表全部放电。然后进行下一次测量，在这种情况下，连接时间不应该太长，测量薄导体时，必须符合灵敏度要求。试验系统，应尽可能选择最小试验电流。为了不因为导体升温影响测结果，试验应在恒定电压下进行，避免其他电气仪器被接通。电阻测量时应注意消除电位和热电势接触引起的测量误差，通过测试确定夹子的最合适位置，并使用电流转换法获得正的算术平均值。应注意确保夹子保持清洁，以确保良好的接触。在电阻表中的电池应在很长一段时间内它们的电动势和内电阻都在变化，而测量的数值会有很大的不同。因此，欧姆表只能用于粗略测量电阻。

2.伏安测量电阻。伏安法是用欧姆法测量电阻的一种较为常见的方法：R=U/I.称伏安定律。欧姆测量原理或I=U/R，或R=U/I；电阻= 电压除以电流；R 为导体的电阻，U 为导体两端的电压，I 为通过导体的电流。测量电路的方法阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若较小，宜采用电流表外接法；若R较大，宜采用电流表内接法。简单概括为大内偏大，小外偏小。临界值计算法时， 用电流表外接法时，用电流表内接法。实验试探法在伏安法测电阻的实验中，如果待测电阻的值未知，电流表和电压表的内阻值也不知道，这时可以采取试触法判定电流表的连接方式。将电压表的左侧接线柱分别接在电压表上，如果电压表示数变化较明显，则属于小电阻。采用外接法；如果电流表的示数变化较明显，则属于大电阻，采用内接法。若电流表内阻已知，电压表内阻未知或约为多少，则可以采用内接法，此时可消除电流表分压带来的系统误差且若电压表内阻已知，电流表内阻未知或约为多少，则可采用外接法，此时可消除电压表分流带来的系统误差。对传统伏安测量法的改进不论采用外接法还是内接法，当电表内阻不是理想情况下都存在系统误差，按电路电流测量可消除系统误差，阻值已知的定值电阻，利用该电路测量未知电阻时，可以消除因为电表内阻引起的系统误差。具体操作如下：电键合至调整滑动变阻器，使得电压表、电流表有一个合适的读数，电键合至调整滑动变阻器，并使得电压表的示数保持不变，仍为电流表的读数；用定值电阻以及测量数值表示测出测量值。电表非常规接法指电表在使用过程中不按常规的接法。我们先来认识磁电式电表的表头，基本的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用而偏转。表头有一满电流和电阻，通过改装后成为电流表和电压表。即已知内阻的电流表可作电压表使用，已知内阻的电压表可以作为电流表使用，因此电流表可以测电流，也可以测电压；反之电压表也可测电流安—安法测电阻：电压表不符合要求或没有则可用符合要求的电流表来替代电压表。伏—伏法测电阻：电流表不符合要求或没有则可用符合要求的电压表来替代电流表。

3.等价替代法测定。在电路中，将电阻转化为电路的电流或电阻的两段电压，如果不变，阻抗就在测量电路中，记录测量的电流或测量的电阻两侧的电压，将被测电阻换成变阻箱，调节变阻箱的电阻，使通过变阻箱的电流或使变阻箱两端的电压这时变阻箱的读数就是被测电阻的阻值。根据此原理，我们可以利用电流表和变阻箱找电流相等，也可以利用电压表和变阻箱找电压相等。纵观以上测量电阻的几种方法，可归纳为：测电阻两端电压；测流过该电阻的电流；利用等价替代法测定求出电阻。利用这几种方法不仅可以测出未知电阻，可以在用此方法计算电阻考依据。

二、电阻测量方法的应用

通常铂电阻温度传感器由于组织较小，所以为了避免导线电阻对铂电阻测量结果产生影响，通常会利用三线制或者四线制的测量方法。通过引入恒流源激励来保证电阻两端电压阻值的稳定，进一步加强电阻值的误差计算。由于这两种方法能够有效的消除导线电阻对测量结果产生的影响，但是在恒流源激励的电阻中的准确度会受到铂电阻的温度变化的影响。所以恒流源的附带效应会导致激励电流产生变化，恒流源的误差也会直接给整个测量结果带来严重影响通过利用比例法在铂电阻温度测量过程中能够有效提高电阻测量的精确度的应用。通过安装标准电路电阻，计算标准电阻和铂电阻的电压，从而有效地避免误差。使用数字多用途表、标准电阻器和计算电压的电子直流装置。直接测量法确保标准电阻器和直流变阻器之间的同步信号取样，测量只需要一个操作。多个数字表的精度不影响测量结果，影响测量结果的主要因素：标准电阻的不确定性，测量线的热电势和多个数字表的线性变换。比例系数可以有效地适用于标准电阻器的类型。间接测量的应用，必须通过一个特定的点来测量，必须确保在测量过程中，标准电阻和测量的直流电阻保持不变。通过数字毫米钟为了能够在短时间内进行重复测量。测量过程中的大部分误差是由测量电路中的热电动量引起的。因此，在测量低热容时，必须选择一个弱处来排除热力学力，并对反向电压源或电流源的极性进行多次测量。消除了热电动力学的影响。测量仪器本身的输入电阻可以是微不足道的，测量仪器本身的作用非常小，所以可以用万用表直接测量，精度也非常高，要注意的是需要把万用表打到相应档位。在直接测量高电阻时，应使用内部电源。由于大电阻，因此电流非常小，非常容易受到电磁干扰，所以在进行大电阻测量时必须尽量减少电磁干扰对测量结果的影响，以免影响测量误差。

电阻率是衡量电量的基本单位，可以用比例法测量。通过连续输入高精度电阻，可以为所有电阻设定一定的基准，确保基本电阻和测量电阻的两端之间的直接关系，并获得进一步测量的电阻值。高精度欧姆测量消除了测量上的差异，提高了测量的精度。

参考文献：

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[2] 孙敬党. 谈伏安法测电阻[J]. 中学物理, 2017(01).

[3] 李和新. 常用的电阻测量方法[J]. 中学生数理化( 教与学), 2018(08).