直流电阻测量

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1、直流电阻测量　　在直流条件下测得的电阻称直流电阻。在工程和实验应用中，所需测量的电阻范围很宽，约为10-6～1011Ω或更宽。从测量角度出发，一般将电阻分为小电阻（1Ω以下，如接触电阻、导线电阻等），中值电阻（1～16Ω）和大电阻（106Ω以上，如绝缘材料电阻）。　　电阻的测量方法很多，按原理可分为直接测量法、比较测量法、间接测量法；也可分为电表法、电桥法、谐振法及利用变换器测量电阻等方法。　　1．电表法　　电表法测量电阻的原理建立在欧姆定律之上，电压-电流表法（简称伏-安法）、欧姆表法及三表法是电表法的常见形式。　　（1）伏-安法　　测量直流

2、电阻的伏-安法是一种间接测量法，利用电流表和电压表同时测出流经被测电阻RX的电流及其两端电压，根据欧姆定律，被测电阻RX的阻值为　　直流电阻测量　　在直流条件下测得的电阻称直流电阻。在工程和实验应用中，所需测量的电阻范围很宽，约为10-6～1011Ω或更宽。从测量角度出发，一般将电阻分为小电阻（1Ω以下，如接触电阻、导线电阻等），中值电阻（1～16Ω）和大电阻（106Ω以上，如绝缘材料电阻）。　　电阻的测量方法很多，按原理可分为直接测量法、比较测量法、间接测量法；也可分为电表法、电桥法、谐振法及利用变换器测量电阻等方法。　　1．电表法　　电表法

3、测量电阻的原理建立在欧姆定律之上，电压-电流表法（简称伏-安法）、欧姆表法及三表法是电表法的常见形式。　　（1）伏-安法　　测量直流电阻的伏-安法是一种间接测量法，利用电流表和电压表同时测出流经被测电阻RX的电流及其两端电压，根据欧姆定律，被测电阻RX的阻值为　　　　　　　　　　　　（1）　　式中，UV和IA分别为电压表和电流表的示值。　　伏-安法测量电阻有两种方案，如图1所示，图中RV、RA分别为电压表和电流表的内阻。图1（a）所示方案电流表示值包含了流过电压表的电流，适用于测量阻值较小的电阻；图1（b）所示方案电压表的示值包含了电流表上的压

4、降，适用于测量阻值较大的元件。　　伏-安法的优点是可按被测电阻的工作电流测量，因此非常适合测量电阻值与电流有关的非线性元件（如热敏电阻等），且测量简单。但由于电表有内阻，　　　　图1　伏-安法测量直流电阻　　故无论用哪种方案均存在方法误差，因此，伏-安法测量精度不高。　　（2）欧姆表法　　从式（2-70）可知，如果UV保持不变，被测电阻Rx将与通过电流表A的电流IA成单值的反比关系，而磁电式电流表指针的偏转角θ与通过的电流IA成正比，则电流表指针的偏转角能反映Rx值大小。因此，如将电流表按欧姆值刻度，就成为可直接测量电阻值Rx的仪表，称为欧姆表

5、。　　欧姆表测量电阻的电路如图2所示。　　图中RA为欧姆表内阻，这里欧姆表实际是按欧姆值刻度的磁电式微安表；R1为限流电阻，S是短接开关；欧姆表中以电池的电压US作为恒定电压源，考虑到电池的电压会逐渐降低，为了消除电压变化对电阻测量的影响，设有调零电阻R2。被测电阻Rx串联接入电路中。　　测量前，先将S闭合并调节R2直至欧姆表指针正确指在0刻度，然后断开S，接入被测电阻Rx进行测量，并从欧姆表直接读出被测值。　　除传统的指针式欧姆表外，数字式欧姆表也已普遍使用。数字式欧姆表一般是在数字式直流电压表的输入端加一“欧姆电压变换器”后得到的，图3是欧

6、姆-电压变换器的原理。　　　　图2　欧姆表测量电阻电路　　图3　欧姆-电压变换器原理电路　　图中外接电源U经R和稳压二极管DZ，提供稳定的基准电压UZ；S为量程开关，用来切换不同的输入电阻Rn，以改变欧姆量程范围；A是反相接法的运算放大器，用来把被测电阻Rx变换为电压，故又称变换放大器。该电路的输出电压为　　　　　　　　　　（2）　　从上式可知变换器的输出直流电压U0与Rx成正比关系，故用直流数字式电压表来测量此U0值并按欧姆刻度，就可得到Rx值。　　2．电桥法　　测量直流电阻最常用的是电桥法。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类，直流电桥主要用于

7、测量电阻。　　直流电桥由四个桥臂、检流计和电源组成，其原理电路如图3所示。图中R1、R2、R3是标准电阻，Rx是被测电阻；G是灵敏度很高的微安级磁电式检流计，用来指零。测量时调节R1、R2、R3使电桥平衡，电桥达到平衡时UBD为零，检流计G中无电流，由电桥平衡条件R1·R3=R2·Rx可得被测电阻　　　　　　　　　　（3）　　由上式可见，这种方法实质上是用标准电阻与被测电阻Rx相比较，用指零仪表指示被测量与标准量是否相等（平衡），从而求得被测量。因此这种方法又称为零位式测量法或比较测量法，测量的精度几乎等于标准量的精度，这是它的优点。这种测量方

8、法的缺点是在测量过程中，为获得平衡状态，需要进行反复调节，测试速度慢，不能适应大量、快速测量的需要，也不适合于电阻传感器的变化电阻的测量。　　直流单电