使用数字万用表如何测量电阻,其中原理是什么?
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高精度台式数字多用表主要包括两种测量模式:两线电阻和四线电阻,甚至真正的欧姆电阻测量模式。众所周知,四线电阻测量消除了引线误差对两线电阻测量的影响。在实际应用中,大多数校准器具有两条线和四条线的补偿功能,以消除导线误差的影响,提高测量精度;但是,如果操作不当,将导致错误的校准测量结果。
1、两线/四线电阻测量
数字多用表在电阻测量时,可以选择两线测量或者四线测量两种模式,简化为一个恒流源加一个电压表的模型。恒流源产生的激励电流流过被测电阻,在被测电阻两端产生的伴随电压被数字多用表内部的电压表测量出来,由于数字多用表的激励电流是已知的,利用欧姆定律它就可以计算出被测电阻的大小,并显示在屏幕上。
在两线电阻测量模式下,当激励电流流过被测电阻时,实际上数表内部电压表测量到的电压不仅包括被测电阻上的电压降,还包括测量回路中测量引线的电压降,包括从数表面板输入高端Input HI和输入低端LO两端连接到被测电阻,还有数表内部电压表到面板端子的引线,以及被测电阻的引出线,这些引线上的电压降都会对测量结果造成影响。
若被测电阻是1Ω,两根引线的误差就可能高达20%。若是1MΩ,两根引线的误差约是0.2ppm,而被测的1MΩ电阻准确度一般很少能到这个量级,此时引线影响通常可以忽略不计,因此大电阻测量一般直接用两线方式即可。
要想更精确测量被测小电阻,可以选择数字表的四线电阻测量模式。
激励电流从数表的输入高端Input HI和输入低端LO两端连接到被测电阻,而数表的感应高端Sense HI和低端LO两端也接到被测电阻上,期待来直接感知被测电阻上的电压降,但实际上这条回路仍然有引线电阻。而且四线测量时,四根引线要求同种类型和长度,因此感应回路的引线电阻和激励电流回路的引线电阻是基本相同的。
四线测量之所以能够消除引线电阻影响,关键在于直流电压表都有一个内阻,阻值一般都可以达到10MΩ,甚至10GΩ或1TΩ,加上很微小的引线电阻,回路仍然是10M欧以上的大电阻。这样,当电压表与被测小电阻并联时,电压表回路吸收或流过的电流非常小,是恒流源激励电流的数百万或千万分之一,因此感应回路的引线电阻上的电压降完全可以忽略不计,也可以说整个激励电流都流过了被测电阻,这样电压表测量的就是被测电阻上的电压降,所以借此消除了引线电阻的影响。
2、真欧姆电阻测量
上述四线测量线路中,实际上还有一个误差源,那就是引线与被测电阻连接点的热电势。由于测试引线的材质与被测电阻连接端的金属不同,在连接点就会形成热电偶效应,随温度变化产生热电势,带来误差。因此高精度数字表如Fluke 8558A/8588A等提供了真欧姆(TruΩ)测量方式,可以消除热电势的影响。
工程师邓生 • 来源:未知 • 作者:刘芹 • 2023-08-24 14:48 • 805次阅读
万用表测量电阻的方法
万用表是一种常用的电子测试仪器,可以进行多种电学参数的测量,包括电压、电流、电阻等等。其中,电阻的测量是万用表的基本功能之一,它适用于各种电路和电子器件的测试和修理。
在测量电阻之前,我们需要了解一些电阻的基础知识。电阻是电路中提供电阻力的元件,它的作用是限制电流通过某个部件或线路的能力。电阻的单位是欧姆(Ω),常用的电阻量级有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)。电阻值越大,电路中的电阻越大,电流通过的能力越小。
测量电阻的方法有很多种,下面介绍一些常用的方法。
1. 直接测量法
直接测量法是一种简单、快速的测量方法。它适用于测量小电阻(几欧姆以下)或大电阻(几百兆欧姆以上)的电路。具体操作方法如下:
(1)将电阻测量范围设定到相应的位置。一般情况下,万用表的电阻测量范围有多档,例如200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ等等。
(2)将测试笔各自接到待测电阻的两端。此时,电路应处于断路状态。
(3)读取万用表的示数。如果超过表头最高范围,需要重新选择适当的量程。
2. 并联电桥法
并联电桥法是一种经典的电阻测量方法,常用于测量较小的电阻值。它的原理是通过将待测电阻与已知电阻并联形成电桥,使得电路平衡,从而测量出待测电阻的阻值。具体操作方法如下:
(1)将电阻测量范围设定到最低档,例如200Ω。
(2)将万用表的测试笔分别连接到已知电阻和待测电阻的两端,形成一个并联电路。
(3)调节电桥上的可变电阻,使得测试笔之间的电位差为0。
(4)读取万用表上的阻值。此时,待测电阻的阻值为已知电阻值乘以测试笔之间的电势差的比值。
3. 串联电桥法
串联电桥法是一种可靠的测量电阻的方法,适用于测量大电阻。它的原理是将待测电阻与已知电阻串联形成电桥,使得电路平衡,从而测量出待测电阻的阻值。具体操作方法如下:
(1)将电阻测量范围设定到最高档,例如2MΩ。
(2)将万用表的测试笔连接到已知电阻和待测电阻的两端,形成一个串联电路。
(3)调节电桥上的可变电阻,使得测试笔之间的电位差为0。
(4)读取万用表上的阻值。此时,待测电阻的阻值为电源电压乘以已知电阻值的比值再减去测试笔之间的电势差。
4. 四线法
四线法是一种精确测量电阻的方法,可以避免测试笔电阻的干扰。它的原理是通过两个测试笔分别给待测电阻施加电压和电流,从而计算出电阻的阻值。具体操作方法如下:
(1)将电阻测量范围设定到相应的位置。一般情况下,万用表的电阻测量范围有多档,例如200Ω、2kΩ、20kΩ、200kΩ、2MΩ等等。
(2)将万用表的两个测试笔分别连接到待测电阻的两端,形成一个电路。
(3)按下万用表上的测试按钮,让测试笔发送一个恒定的电流。
(4)读取万用表上的阻值。此时,万用表已经自动计算了测试笔的电阻值,并剔除了它们对电阻测量结果的影响。
总之,万用表是一种非常常用的电子测试仪器,可以用于多种电学参数的测量,其中电阻测量是其基本功能之一。在实际工作中,我们可以根据待测电阻的阻值范围和要求,选择合适的测量方法进行测量。同时,需要注意使用正确的量程和技巧,以确保结果的准确性。