高精度的臺式數(shù)字多用表大都包括兩線電阻和四線電阻兩種測量模式,甚至還有真歐姆電阻測量模式。四線電阻測量消除兩線電阻測量存在的引線誤差的影響。在實際應(yīng)用中,大多校準器都有兩線和四線補償功能,消除引線誤差的影響,提高測量準確度;可若是操作不當,將導(dǎo)致錯誤的校準測量結(jié)果。
一、兩線/四線電阻測量
數(shù)字多用表在電阻測量時,可以選擇兩線測量或者四線測量兩種模式,簡化為一個恒流源加一個電壓表的模型。恒流源產(chǎn)生的激勵電流流過被測電阻,在被測電阻兩端產(chǎn)生的伴隨電壓被數(shù)字多用表內(nèi)部的電壓表測量出來,由于數(shù)字多用表的激勵電流是已知的,利用歐姆定律它就可以計算出被測電阻的大小,并顯示在屏幕上。
在兩線電阻測量模式下,當激勵電流流過被測電阻時,實際上數(shù)表內(nèi)部電壓表測量到的電壓不僅包括被測電阻上的電壓降,還包括測量回路中測量引線的電壓降,包括從數(shù)表面板輸入Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測電阻,還有數(shù)表內(nèi)部電壓表到面板端子的引線,以及被測電阻的引出線,這些引線上的電壓降都會對測量結(jié)果造成影響。
若被測電阻是1Ω,兩根引線的誤差就可能高達20%。若是1MΩ,兩根引線的誤差約是0.2ppm,而被測的1MΩ電阻準確度一般很少能到這個量級,此時引線影響通??梢院雎圆挥?,因此大電阻測量一般直接用兩線方式即可。
要想更精確測量被測小電阻,可以選擇數(shù)字表的四線電阻測量模式。
激勵電流從數(shù)表的輸入Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測電阻,而數(shù)表的感應(yīng)Sense HI和低端LO兩端也接到被測電阻上,期待來直接感知被測電阻上的電壓降,但實際上這條回路仍然有引線電阻。而且四線測量時,四根引線要求同種類型和長度,因此感應(yīng)回路的引線電阻和激勵電流回路的引線電阻是基本相同的。
四線測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內(nèi)阻,阻值一般都可以達到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,當電壓表與被測小電阻并聯(lián)時,電壓表回路吸收或流過的電流非常小,是恒流源激勵電流的數(shù)百萬或千萬分之一,因此感應(yīng)回路的引線電阻上的電壓降可以忽略不計,也可以說整個激勵電流都流過了被測電阻,這樣電壓表測量的就是被測電阻上的電壓降,所以借此消除了引線電阻的影響。
二、真歐姆電阻測量
上述四線測量線路中,實際上還有一個誤差源,那就是引線與被測電阻連接點的熱電勢。由于測試引線的材質(zhì)與被測電阻連接端的金屬不同,在連接點就會形成熱電偶效應(yīng),隨溫度變化產(chǎn)生熱電勢,帶來誤差。因此高精度數(shù)字表如Fluke 8558A/8588A等提供了真歐姆(TruΩ)測量方式,可以消除熱電勢的影響。
采用真歐姆(TruΩ)方式時,85x8A先讓激勵恒流源正向流過被測電阻,測量其上的電壓降,然后恒流源反向再次通過被測電阻,測量其上的電壓降。由于兩次測量激勵恒流源實際為同一恒流源,大小相同,只是方向相反,因此被測電阻上的電壓降兩次測量中極性相反,大小相同,而熱電勢并不隨回路激勵電流的方向改變而改變極性,所以用第一次測量結(jié)果減去第二次測量結(jié)果得到兩次測量絕對值的和,將此絕對值的和除以2,所以通過運算得到一個消除熱電勢影響后的電阻值。
8588A/8558A 八位半數(shù)字多用表/標準數(shù)字多用表
準確度 @ 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 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,可顯示趨勢圖、統(tǒng)計信息、直方圖和 FF
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