高精度電阻測量方法及其應(yīng)用的思考

蔡欣廷

摘 要：高精度電阻測量的知識是高中物理的重要內(nèi)容，不僅可以增強我們的學(xué)科素養(yǎng)，而且還能夠提高我們思維活躍的能力，讓我們對于電阻測量具有更加深刻的認(rèn)識與了解。筆者通過針對高精度電阻測量的方法進行分析，幫助其他同學(xué)更加深刻的認(rèn)識到電阻測量的內(nèi)容，提高電阻相關(guān)知識的學(xué)習(xí)水平。

關(guān)鍵詞：高精度電阻 測量方法 應(yīng)用分析

引言

在高中物理學(xué)習(xí)的過程中，電阻測量是重要的知識點，也屬于知識難點。所以必須要針對電阻測量的方法進行深刻的總結(jié)與分析，這樣才能夠充分的發(fā)揮出學(xué)習(xí)自主性，提高實驗的效率，讓同學(xué)們能夠直觀的感受到電阻測量的意義。

一、電阻測量的方法

電阻量作為電學(xué)計量的基本單位，通過比例法可以測定電阻。在測量的過程中通過串入高精度電阻能夠為整個電阻提供一定的基準(zhǔn)，保證測量基準(zhǔn)電阻與被測量電阻兩端電壓之間成正比的關(guān)系，進一步得到被測電阻值。這樣通過高精度電阻測量的方法，能夠消除測量差異，提高了測量的精準(zhǔn)度[1]。

二、電壓電流法和比例法測量電阻的分析與判斷

利用電壓電流法進行測量的過程中會通過公式來進行表示。而比例法測量電阻則根據(jù)以下原理圖來表示：

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首先要針對標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測電阻進行串聯(lián)，并且分別測量標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測電阻之間的電壓用油表示這時被測電阻值能夠利用如下的計算公式來得到計算結(jié)果：

通過分析能夠說明，利用電壓測量的精度非常高，誤差產(chǎn)生的效果較小。在測量過程中通常會給出固定值，并且不需要實時測量恒流源激勵。由于負(fù)載效應(yīng)會產(chǎn)生一定的誤差，所以在進行電壓電流法測量電阻的過程中對于誤差的判斷應(yīng)該取決于激勵電流產(chǎn)生的誤差。通過利用四線測量法，能夠保證數(shù)字萬用表測電阻的精準(zhǔn)度，而且比通常情況下多采用了兩根饋線，通過斷開電壓測量端與恒流源兩端的連線，恒流源與被測電阻之間就形成了完整的回路，通過輸送至電壓測量端的電壓進行判斷。并且饋線電阻對測量結(jié)果并不會產(chǎn)生影響，由于數(shù)字萬用表輸入阻抗遠(yuǎn)大于饋線電阻，所以能夠說明四線測量法，測量小電阻的方面具有非常高的準(zhǔn)確度。在針對四線測量外加恒流源的過程中，通常情況下必須要保證恒流源電流的精準(zhǔn)度，可以采用更加穩(wěn)定的恒流源電源進行工作。而且通過外加恒流源電源的大小，必須要與數(shù)字萬用表，恒流源電源的數(shù)字大小相一致。而利用比例法進行測量的過程中，包括三種因素對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。例如基準(zhǔn)電阻的誤差和兩個電測量電壓值的誤差。這三個誤差能夠直接影響電壓表的精準(zhǔn)度，而基準(zhǔn)電阻通過標(biāo)定修正誤差，測量的誤差可能會受到自身的誤差影響而出現(xiàn)誤差增大的情況下，比例測量法能夠消除激勵源的誤差影響，但是比例法的精準(zhǔn)度與自身的儀器精準(zhǔn)度具有非常大的關(guān)聯(lián)[2]。

三、小阻值電阻和大阻值電阻高精度測量方法的討論

1.小阻值電阻的測量

在針對小阻值電阻進行測量的過程中，由于材料組織能夠受到導(dǎo)線電阻的影響，所以在測量的過程中必須要消除導(dǎo)線電阻。在材料選擇的過程中可以選擇粗導(dǎo)線來提高材料的導(dǎo)電效率，材料和電阻引腳的材料必須要保證一致，而且盡可能的增加接觸面積，減少接觸電阻。通常會利用四線制測量方法避免對導(dǎo)線電阻產(chǎn)生影響，而且四根導(dǎo)線應(yīng)該保持一致。通過測量點來靠近電阻的電阻體。由于四根導(dǎo)線選擇了相同材料，并且組織保持一致，所以電壓表輸入電阻通常情況下會超過被測電阻。

2.大阻值電阻測量

大電阻由于本身的電阻值非常大，測量儀器本身的輸入電阻可以忽略不計，測量受到儀器本身的影響非常小，因此可以用萬用表直接測量，精度也非常高，要注意的是需要把萬用表打到相應(yīng)檔位。但是直接測量大電阻時，使用的是萬用表內(nèi)部電源，由于電阻值大，因此電流就非常小，就很容易受到電磁干擾，所以在進行大電阻測量的過程中，必須要盡可能的屏蔽干擾因素，減少電磁干擾對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響，以免影響測量誤差。

四、電阻測量方法的應(yīng)用

通常情況下，鉑電阻溫度傳感器由于組織較小，所以為了避免導(dǎo)線電阻對鉑電阻測量結(jié)果產(chǎn)生影響，通常會利用三線制或者四線制的測量方法。通過引入恒流源激勵來保證電阻兩端電壓阻值的穩(wěn)定，進一步加強電阻值的誤差計算。由于這兩種方法能夠有效的消除導(dǎo)線電阻對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響，但是在恒流源激勵的電阻中的準(zhǔn)確度會受到鉑電阻的溫度變化的影響。所以恒流源的附帶效應(yīng)會導(dǎo)致激勵電流產(chǎn)生變化，恒流源的誤差也會直接給整個測量結(jié)果帶來嚴(yán)重影響[3]

通過利用比例法在鉑電阻溫度測量過程中能夠有效提高電阻測量的精確度的應(yīng)用。在測量回路的過程中，通過串入標(biāo)準(zhǔn)電阻進行標(biāo)定，將測量標(biāo)準(zhǔn)電阻與鉑電阻的電壓進行計算，能夠有效的避免因為電流變化而影響的誤差。再利用比率法測量的過程中，一種情況是利用具有電壓的比率測量功能的數(shù)字多用表進行測量，另一種則是通過數(shù)字多用表來檢測，標(biāo)準(zhǔn)電阻器和直流電子器電壓降來進行計算。直接測量法能夠保證標(biāo)準(zhǔn)電阻器與被測直流電阻器之間的信號同步采樣，并且測量只需要簡單的一次操作。數(shù)字多用表的準(zhǔn)確度對于測量結(jié)果并不會產(chǎn)生影響，主要影響測量結(jié)果的因素是標(biāo)準(zhǔn)電阻的不確定性，測量線路的熱電勢，以及數(shù)字多用表的轉(zhuǎn)換線性。

通過直接測量比率法，能夠有效的針對標(biāo)準(zhǔn)電阻器機型傳遞。而采用間接測量法必須要分別對各個點位進行測量測量的步驟非常繁瑣。必須要保證在測量過程中標(biāo)準(zhǔn)電阻器和被測直流電阻去流經(jīng)電流保持恒定，通過數(shù)字萬用表，還能夠在短時間內(nèi)進行重復(fù)測量。在測量的過程中很大一部分的誤差，就是因為測量電路中的熱電動勢而引起的，所以必須要選擇低熱電勢的測量導(dǎo)瀉消除熱電動勢，而且還可以反轉(zhuǎn)電壓源或電流源的極性，進行多次重復(fù)測量，從而消除熱電動勢的影響。

結(jié)語

本文通過針對電阻測量的方式進行了全面的分析，能夠說明在針對小電阻和大電阻的高精度測量過程中，必須要選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ㄡ槍Σ煌柚挡煌群筒煌螅x擇合適的測量方法，更好的提高電阻測量的精準(zhǔn)度。

參考文獻

[1]馮蒙，余厚全，文榮輝，秦民君，陳強，段銀鹿.基于電阻法的持水率測量方案[J].測井技術(shù)，2018，42（01）：1-7.

[2]李維江，檀英輝，李廣淵，王強，馬寧.強電磁干擾環(huán)境下隔離開關(guān)回路電阻測量方法的優(yōu)化[J].華電技術(shù)，2018，40（02）：43-45+79.