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數(shù)字多用表電阻測(cè)量原理
2025-03-07
高精度的臺(tái)式數(shù)字多用表大都包括兩線電阻和四線電阻兩種測(cè)量模式，甚至還有真歐姆電阻測(cè)量模式。眾所周知，四線電阻測(cè)量消除兩線電阻測(cè)量存在的引線誤差的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，大多校準(zhǔn)器都有兩線和四線補(bǔ)償功能，消除引線誤差的影響，提高測(cè)量準(zhǔn)確度；可若是操作不當(dāng)，將導(dǎo)致錯(cuò)誤的校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果。
一、兩線/四線電阻測(cè)量
數(shù)字多用表在電阻測(cè)量時(shí)，可以選擇兩線測(cè)量或者四線測(cè)量?jī)煞N模式，簡(jiǎn)化為一個(gè)恒流源加一個(gè)電壓表的模型。恒流源產(chǎn)生的激勵(lì)電流流過(guò)被測(cè)電阻，在被測(cè)電阻兩端產(chǎn)生的伴隨電壓被數(shù)字多用表內(nèi)部的電壓表測(cè)量出來(lái)，由于數(shù)字多用表的激勵(lì)電流是已知的，利用歐姆定律它就可以計(jì)算出被測(cè)電阻的大小，并顯示在屏幕上。
在兩線電阻測(cè)量模式下，當(dāng)激勵(lì)電流流過(guò)被測(cè)電阻時(shí)，實(shí)際上數(shù)表內(nèi)部電壓表測(cè)量到的電壓不僅包括被測(cè)電阻上的電壓降，還包括測(cè)量回路中測(cè)量引線的電壓降，包括從數(shù)表面板輸入高端Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測(cè)電阻，還有數(shù)表內(nèi)部電壓表到面板端子的引線，以及被測(cè)電阻的引出線，這些引線上的電壓降都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響。
若被測(cè)電阻是1Ω，兩根引線的誤差就可能高達(dá)20%。若是1MΩ，兩根引線的誤差約是0.2ppm，而被測(cè)的1MΩ電阻準(zhǔn)確度一般很少能到這個(gè)量級(jí)，此時(shí)引線影響通常可以忽略不計(jì)，因此大電阻測(cè)量一般直接用兩線方式即可。
要想更精確測(cè)量被測(cè)小電阻，可以選擇數(shù)字表的四線電阻測(cè)量模式。
激勵(lì)電流從數(shù)表的輸入高端Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測(cè)電阻，而數(shù)表的感應(yīng)高端Sense HI和低端LO兩端也接到被測(cè)電阻上，期待來(lái)直接感知被測(cè)電阻上的電壓降，但實(shí)際上這條回路仍然有引線電阻。而且四線測(cè)量時(shí)，四根引線要求同種類型和長(zhǎng)度，因此感應(yīng)回路的引線電阻和激勵(lì)電流回路的引線電阻是基本相同的。
四線測(cè)量之所以能夠消除引線電阻影響，關(guān)鍵在于直流電壓表都有一個(gè)內(nèi)阻，阻值一般都可以達(dá)到10MΩ，甚至10GΩ或1TΩ，加上很微小的引線電阻，回路仍然是10M歐以上的大電阻。這樣，當(dāng)電壓表與被測(cè)小電阻并聯(lián)時(shí)，電壓表回路吸收或流過(guò)的電流非常小，是恒流源激勵(lì)電流的數(shù)百萬(wàn)或千萬(wàn)分之一，因此感應(yīng)回路的引線電阻上的電壓降完全可以忽略不計(jì)，也可以說(shuō)整個(gè)激勵(lì)電流都流過(guò)了被測(cè)電阻，這樣電壓表測(cè)量的就是被測(cè)電阻上的電壓降，所以借此消除了引線電阻的影響。
二、真歐姆電阻測(cè)量
上述四線測(cè)量線路中，實(shí)際上還有一個(gè)誤差源，那就是引線與被測(cè)電阻連接點(diǎn)的熱電勢(shì)。由于測(cè)試引線的材質(zhì)與被測(cè)電阻連接端的金屬不同，在連接點(diǎn)就會(huì)形成熱電偶效應(yīng)，隨溫度變化產(chǎn)生熱電勢(shì)，帶來(lái)誤差。因此高精度數(shù)字表如Fluke 8558A/8588A等提供了真歐姆（TruΩ）測(cè)量方式，可以消除熱電勢(shì)的影響。
采用真歐姆（TruΩ）方式時(shí)，85x8A先讓激勵(lì)恒流源正向流過(guò)被測(cè)電阻，測(cè)量其上的電壓降，然后恒流源反向再次通過(guò)被測(cè)電阻，測(cè)量其上的電壓降。由于兩次測(cè)量激勵(lì)恒流源實(shí)際為同一恒流源，大小相同，只是方向相反，因此被測(cè)電阻上的電壓降兩次測(cè)量中極性相反，大小相同，而熱電勢(shì)并不隨回路激勵(lì)電流的方向改變而改變極性，所以用第一次測(cè)量結(jié)果減去第二次測(cè)量結(jié)果得到兩次測(cè)量絕對(duì)值的和，將此絕對(duì)值的和除以2，所以通過(guò)運(yùn)算得到一個(gè)消除熱電勢(shì)影響后的電阻值。
8588A/8558A 八位半數(shù)字多用表/標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表
準(zhǔn)確度 @ 3.5μV/V (99%) 2.7 μV/V (95%)
8 ? 位讀數(shù) @ 1讀數(shù)/s
快速 DMM 數(shù)字化 @ 5 MS/s，高達(dá) 20MHz 帶寬
以太網(wǎng)、USB和 GPIB，使用 SCPI 命令
Visual Connection Management? 可視接線端子提示
直觀的彩色 UI，可顯示趨勢(shì)圖、統(tǒng)計(jì)信息、直方圖和 FF
艾克賽普公司是福祿克授權(quán)代理，如果您對(duì)福祿克產(chǎn)品有需求或任何疑問(wèn)，歡迎聯(lián)系我們，將提供免費(fèi)樣機(jī)上門試用和更合適的測(cè)試解決方案。
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