测量电阻时存在的问题
测量电阻是另外一件事 它的细节说明差别很大。大多数方法是电流集中流过被测电阻测出其两端之间的电压降就可算出电阻值。如果出现在被测电阻上的开路电压太高 就有问题了。 Signamertrics 公司 CEOTee.Sheffer 先生说过：“我在展览会上见到过某些 数字万用表 在表演时加在被测电阻上的电压大于 10V这个电压成为一种源 能激起振荡 造成很大的测量误差。”有消息称加在被测电阻上的电压必须是低伏特值。例如Fluke179型数字万用表 所有电阻量程的开路电压小于 1.5V 。
在测量电阻时并非所有电流都流过被测电阻 有一小部分被旁路过去 这样会造成测量误差。某些型号的数字万用表能消除掉这个误差电压使欧姆读数更准确。也有许多种电阻 其本身就有与之相连的小电压源。例如在测量电路中不同金属相接在不同温度下会产生微伏级的误差电压。心电图机 (EKG) 的电极贴在患者的皮肤上 由于皮肤自然存在着盐份和湿气 必然产生较大的误差电压。
所谓消除欧姆误差电压的做法是用两次测量法 次用有电流源测电压值第二次关掉电流源后再测电阻上的误差电压。次电压值减去第二次电压值 ( 误差电压 ) 然后计算出被测电阻值。
还有一种方法也能消除误差电压和由于连续测量被测电阻本身发热造成的误差电压。方法是使电流源大小相等而极性相反地加到被测电阻上测两次电阻值不同于前述的开关电流源测量法。本方法保证两次测量用的电流的大小是恒定的。如果两次连续测量在几个毫秒内测完环境温度和电阻值仍然是恒定的。这种测法表明在计算电阻值时比简单的误差电压修正法包含的噪声少 50% 。
测量电阻还有比两线法更准的方法 即 4 线法和 6 线法。两线法是把连续被测电阻导线也接到数字万用表上连接线的电阻也算在被测电阻值里 无法将它们分开。4线法或称kelvin 法测电阻 用一对导线接电流源 另一对线 ( 感知线 )把被测电阻上电压降引人数字万用表进行测量。由于流过感知线的电流很小 所以测量的电阻值更接近真实值。特别是测量低值电阻时连接导线的电阻值可与被测电阻值属同一量级 误差很大。若用 4 线法测低值电阻可排除引线电阻 使测量准确性更好。在测大值电阻时无论怎样都会有旁路电流存在 对被测电阻采用保护措施可以解决旁路电流造成的误差。然而通常是用两线测量大值电阻时才采用保护措施。 .
用数字万用表也能做 6 线测量电阻4 线法再加两条保护线。 6线法通常用来测量接在电阻网络中的某一个电阻。网络中的其它与被测电阻相接的电阻都接到保护端上。这样便把被测电阻从中有效地隔离出来。被测电阻每端的端电压和保护端上的电压三者是由互相分开的电源产生的这样也可把感知线电阻造成的误差排除了。
就典型而论 高分辨率仪器具备 6 线测量功能。 4 线法通用于 4 位—5位的数字万用表。这些测量方法都以脚注方式说明。如果没有脚注说明只能采用两线法测电阻。
除了不断改进电压、电流和电阻测量功能外 新式的数字万用表还有其它性能。例如 keithley 公司的 2701 型数字万用表 它基本上是个 6 1/2 位表 也具备了扩展插槽 用于接人多路信号的 I /O 卡。采用适当选件后这种数字万用表既能测量又能控制多个测试设备里的被测件。 .
以前占有大体积而功能不多的仪器 现在变成了测试系统中的集成块而且功能性有了很大改进。keithley 公司的销售经理QiWang 说：“keithley 公司已经采用的 IC 其优点是有更多的功能和更高的性能结构成体积更小的仪器。的更小尺寸的 ICs 可以把更多的件数装入一个给定的空间 这 样就能加进一个的微处理器提高了运行速度和管理以太网 (Ethernet) 的数据传输工作。”
Fluke 公司向用户做了调查 看看用户们需要什么样的数字万用表。根据该公司老资格的产品计划 chuckBowden的说法“要在机械结构 电性能和软件方面进行革新。数字万用表的装电池盖和磁性挂环和手提皮带要统一起来看是小事但很重要。要用真有效值代替平均值。在工业设备中都采用了开关电源和调速马达 这样就增多了非线性负载。不革新数字万用表怎么行!”
现在来说以太网和与之相关的 LAN 的连接问题。 Agilent 技术公司的工程师 MarkBailey说：“有关连接问题终必然是数字万用表工业中积极探索的一个领域。 GPIB 和 RS-232 接口在某些情况下开始被 LAN 和USB 接口所代替。”
Signametrics 公司 Sheffer 在革新该公司的数字万用表时说过：“ 要给现有的数字万用表加进新的运算法新的测量功能和电流源。需要扩展的功能有：测温度 热电偶线性比 提高测电流灵敏度 使其分辨率达到 1OPA。从而使用户的测试系统缩小体积和降低成本。”
另一个例子是 National 仪器公司的 NIPXl- 407O Flex数字万用表产品经理 Kevin Bisking说过：“数字万用表 的新结构有三个独立的插槽3-U 仪器的测量速率可从 100 次读数 / 每秒 (6 1/2 位即 22-b)调到 1.8 兆次读数 / 每秒 (10-b) 机内有在板参考源和自校准。校准周期定为两年 一般工业用标准仪器的标准期定为一年。
技术革新不限于数字万用表的传统功能。例如Omega 工程公司生产的 OMEGASAYS@型数字万用表的特点有非接触式红外线测温功能 由机内射出的激光点导向做周期性照射。测得的温度以五种语言告诉用户。
或许这项技术应能代替过分详细的数字万用表的说明资料。当信号接到数字万用表输人端上数字万用表就能即刻宣告信号的值和频率、温度、波峰系数 所用的读数速步 的不确定度以及电压赫兹积 V • Hz 的限制。或许不再考虑这些特色了
