數字萬用表的類型多達上百種,按量程轉換方式分類,可分為手動量程式數字萬用表、自動量程式數字萬用表和自動/手動量程數字萬用表;按用途和功能分類,可分為低檔普及型(如DT830型數字萬用表)數字萬用表、中檔數字萬用表、智能數字萬用表、多重顯示數字萬用表和專用數字儀表等;按形狀大小分,可分為袖珍式和臺式兩種。
測量電壓、電流和電阻功能是通過轉換電路部分實現的,而電流、電阻的測量都是基於電壓的測量,也就是說數字萬用表是在數字直流電壓表的基礎上擴展而成的。轉換器將隨時間連續變化的模擬電壓量變換成數字量,再由電子計數器對數字量進行計數得到測量結果,再由解碼顯示電路將測量結果顯示出來。
邏輯控制電路控制電路的協調工作,在時鐘的作用下按順序完成整個測量過程。數字多用表(DMM)就是在電氣測量中要用到的電子儀器。它可以有很多特殊功能,但主要功能就是對電壓、電阻和電流進行測量,數字多用表,作為現代化的多用途電子測量儀器,主要用於物理、電氣、電子等測量領域。
在利用萬用表測電阻的過程中,工程師有時需要精確測量小於100Ω的小電阻,這往往需要藉助一些能夠提升測量精度的技術來完成。本文在這裡為各位技術人員總結了三種常見的萬用表測電阻的技術,下面就讓我們一起來看看吧。
四線測量法
在利用數字萬用表測電阻的過程中,技術人員為了提升對小於100Ω的小電阻的精確測試,常常會用到四線測量法。所謂的四線測量法,就是將恆流源電流流入被測電阻R的兩根電流線和數字萬用表電壓測量端的兩根電壓線分離開,使得數字萬用表測量端的電壓不再是恆流源兩端的直接電壓,其操作原理如圖1所示。
圖1
從圖1所給出的測試原理圖中可以看出,在利用四線測量法完成數字萬用表測電阻的精確測試過程中,這一方法比通常的測量法多了兩根饋線,斷開了電壓測量端與恆流源兩端連線。由於電壓測量端與恆流源端斷開,恆流源與被測電阻Rx、饋線RL1、RL2構成一個迴路。送至電壓測量端的電壓只有Rx兩端的電壓,饋線RL1、RL2電壓沒有送至電壓測量端。因此,饋線電阻RL1和RL2對測量結果沒有影響。饋線電阻RL3和RL4對測量有影響,但影響很小,由於數字萬用表的輸入阻抗遠大於饋線電阻,所以,四線測量法測量小電阻的準確度很高。
四線測量外加恆流源測量
上文中所提及的四線測量法固然能夠幫助工程師完成高精度的萬用表測電阻工作,不過,在四線測量過程中,其恆流源電流的精確度把握是非常關鍵的。在這裡建議採用外加的更穩定的恆流源電流。
應注意的是,外加的恆流源電流的大小要與數字萬用表恆流源電流的大小相等。我們採用的外加的恆流源電流由高精密基準電壓源MAX6250、運放及擴流複合管組成,如圖2所示。電壓源MAX6250的溫漂≤2ppm/℃,時漂ΔVout/t=20ppm/1000h。在這一測量過程中,電流I應當取800μA~1mA,R是極低溫漂線繞電阻(若取I=1mA,R=5kΩ),這時I的溫漂和時漂相當於MAX6250的水平。
饋線電阻補償測量法
饋線電阻補償法是另一種常見的萬用表測電阻的高精度測量方式,在工業領域中,如果需要進行高精度的電阻測試,往往會選擇採用三線制接法,使被測電阻與接地的線相接。這一測試方法的原理如圖3所示。在採用這一技術進行測量時,電流I取800μA~1mA,R是極低溫漂線繞電阻(若取I=1mA,R=5kΩ),這時電流I的溫漂和時漂相當於MAX6250的水平。
在上圖所展示的這一饋線電阻補償測量法的操作示意圖中,當恆流源電流I通過饋線2流入被測電阻,此時饋線1接地,饋線2和3分別接運放A1和A2的輸入端。若兩運放的增益都為1,其輸出電壓V1和V2可計算為:
此時,差動放大器A3的輸出電壓V0可以按下式計算為:
從上式可知,在饋線電阻補償測量的過程中,饋線電阻上的附加電壓加到A3的輸入端,通過求差而消除,輸出電壓僅與被測電阻有關,且成線性關係。不管被測電阻大小如何,誤差都能完全補償。這也就是這一測量方法能夠保障數字萬用表測電阻的結果保持高精度的原因。
在這種饋線電阻補償法測量小電阻電路中,測量精確度主要取決於恆流源電流I的精確度和饋線電阻RL的大小是否相等。電路中的運放可選用四通用單運放(LM324)。當用此法測量阻值小於0.5Ω的電阻時,應確保RL完全相等。
以上就是本文針對三種常見的數字萬用表測電阻的高精度技術,所進行的總結和分享,希望對各位技術人員的日常工作有所幫助。
用數字萬用表測量電阻的步驟如下:
A) 將功能/量程選擇開關旋到Ω,如圖所示
B)將紅、黑表筆分別插入VΩHz和COM輸入端。
C)將表筆線的測試端並聯到被測電阻上,被測電阻值將同時顯示在顯示屏上。
D)在手動模式下,如果顯示屏顯示「OL」,則表示被測電阻值已經超過當前量程的最大測量值,請選擇更高的量程來完成此次測量。
E)從顯示屏上讀取當前測量結果。
數字萬用表電阻測量技術指標
開路電壓:400mV
過載保護:250V直流或交流峰值。
注意:在使用400Ω量程時,應先將表筆短路,測得引線電阻,然後在實測中減去。
數字萬用表電阻測量注意事項
·測在線電阻時,須將線路電源關斷,並將所有電容充分放電。
·如果被測電阻開路或阻值超過儀表的最大量程時,儀表將顯示「OL」。
·測量1MΩ以上電阻時,儀表要幾秒鐘後讀數才能穩定,這 對高阻測量來說是正常的。
·測量電阻時,請勿輸入電壓值,否則會引起讀數不準確,如果超過過載保護電壓250V,則有可能損壞儀表和危及使用者安全。
·測量完成後,要立即斷開表筆與被測電路的連接。
(1)首先,測量電阻阻值,如果為無窮大,則電阻內部斷路。再通過電阻上的色環計算電阻阻值(直接標出的則直接讀數即可),和測量值進行對比。如果誤差較小(應小於電阻上標出的允許誤差),則電阻正常。如果誤差較大則說明電阻已損壞,不能使用。
(2)黑,棕,紅,橙,黃,綠,藍,紫,灰,白, 金, 銀
0, 1, .2, .3, 4, .5, 6, .7, 8, .9,。 5%,10%
倒數第二環,表示零的個數。最後一位,表示誤差。
這個規律有一個巧記的口訣:棕一紅二橙是三,四黃五綠六為藍,七紫八灰九對白,黑是零,金五銀十表誤差。
例如,紅,黃,棕,金 表示240歐。
色環電阻分四環和五環,通常用四環。
倒數第二環,可以是金色(代表×0.1)和銀色的(代表×0.01),最後一環誤差可以是無色(20%)的。
五環電阻為精密電阻,前三環為數值,最後一環還是誤差色環,通常也是金、銀和棕三種顏色,金的誤差為5%,銀的誤差為10%,棕色的誤差為1%,無色的誤差為20%,另外偶爾還有以綠色代表誤差的,綠色的誤差為0.5%。精密電阻通常用於軍事,航天等方面。
色環實際上是早期為了幫助人們分辨不同阻值而設定的標準。現在應用還是很廣泛的,如家用電器、電子儀表、電子設備中常常可以見到。
但由於色環電阻比較大,不適合現代高度集成的性能要求。
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