噴鋁電阻測量儀的新檢測方法

中國航空制造技術研究院 李賀鵬

1.引言

在復合材料上面的噴鋁涂層的電阻值很小，一般在25.4mm間距之間只有幾微歐，測量這樣小的電阻就要求測量儀器具有很高的靈敏度，同時測量方法應比較完善，且在測量中要消除接觸電阻和熱電勢的影響。

我所制造的PLC-3型噴鋁表層電阻測量儀采用恒定電流供電，四端子測量探頭測量電壓[1]，通過歐姆定律計算而得到電阻值的方法。由于采用高分辨力的數字電壓表，PLC-3型噴鋁表層電阻測量儀的電阻測量可達0.1 微歐。對用這樣測量微歐級別的測量儀，每年需送中國計量科學研究院檢定，中國計量科學研究院的實體電阻標準值最小只有100微歐。該儀器測量原理的數學模型為：式中R為被測電阻，V為采樣電壓，I為恒流源電流。當由此我們可以看出數字電壓表的示值電壓與被測電阻成正比，這是一種間接測量方法。從而我們可以通過對數字電壓表和恒流源電流的量化分析得出相當于實體標準電阻的直接檢定效果。

2.采用間接測量方法檢定PLC-3型噴鋁表層電阻測量儀

2.1 數字電壓表示值誤差的檢定（用標準源法）

采樣電壓的示值誤差的檢定可以依據JJF1587-2016《數字多用表校準規范》[2]。我們使用美國福祿克公司的多功能校準儀5700A作為標準源，檢定噴鋁表層電阻測量儀的數字電壓表的示值誤差。測量數據及數據處理如下。

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2.2 恒流源的檢定：負載電阻用0.1Ω標準電阻為取樣電阻

PLC-3型噴鋁表層電阻測量儀內部有一臺恒定電流源，可以提供穩定電流，我們可以采用間接法測量恒定電流源的實際輸出電流。[5]

取一只標準電阻做為取樣電阻，其電阻值經航天514所標定為0.1000000Ω。將儀器預熱30分鐘后將標準電阻串聯到噴鋁表層電阻測量儀的輸出電流回路中，然后用數字繁用表34401A測量0.1Ω標準電阻上的標準電壓，計算電流值如下。

?

3.采用間接測量方法測量不確定度的分析[3][4]

3.1 A類不確定度的評定

數字電壓表測量重復性引入不確定度的分析：選擇多功能校準源5700A輸出1mV至噴鋁表層電阻測量儀電壓測量端，重復測量10次，每次間隔時間為30分鐘，測量前需預熱30分鐘。分析下列試驗數據。

序號 1 2 3 4 5示值（mV） 1.0004 1.0003 1.0004 1.0002 1.0002序號 6 7 8 9 10示值（mV） 1.0001 1.0000 1.0004 1.0003 1.0003

恒流源引入不確定度的分析：

取樣電阻為0.1Ω標準電阻，標準電阻經鑒定標定值為0.1000000Ω。將儀器預熱30分鐘后用數字繁用表34401A測量0.1Ω標準電阻上的標準電壓，計算電流值如下列試驗數據。

序號 1 2 3 4 5示值（A） 0.99940 0.99918 0.99903 0.99894 0.99888序號 6 7 8 9 10示值（A） 0.99884 0.99883 0.99880 0.99876 0.99883

3.2 B類不確定度分析

被檢表分辨率引入的不確定度：在200mV量程范圍內，噴鋁表層電阻測量儀的分辨率為0.1μV，則區間半寬度為a =0.05μV，按均勻分布k取，則：

在1mV點，被檢表分辨率引入的不確定度的相對量：

3.3 合成不確定度

3.4 擴展不確定度

對每個檢定點的不確定度分析如下：

?

擴展不確定度不大于0.06%，滿足測量過程不確定度的要求。

4.由mV示值轉化為mΩ示值的確定

5.測量結果的驗證

用本所0.001Ω、0.01Ω、0.1Ω三種電阻直接接入測量儀的測量端，將顯示的測量值與間接測量的結果進行比較，比較結果如下：

?

這種方法檢定與實體電阻檢定偏差不大于0.05%，對于噴鋁表層電阻測量儀的的測量準確度來說是完全可以滿足要求的。

綜上所述，利用間接測量方法檢定PLC-3型噴鋁表層電阻測量儀是完全可行的。

[1]JJG508-87四探針電阻率測量儀[S].北京,1987.

[2]JJF1587-2016數字多用表校準規范[S].北京,2016.

[3]JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示[S].北京,2012.

[4]CNAS-CL07:2011測量不確定度的要求[S].北京,2011

[5]JJG(軍工)77—2015直流穩壓電源檢定規程[S].北京,2015.