PC36系列直流電阻測量儀

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字式測量技術(shù)在電線電纜測試領域得到了越來越廣泛的應用， 在現(xiàn)有的國家標準中，已經(jīng)規(guī)定了可以采用電橋以外的其它電子測量儀器作為導體直流電阻的測試設備，可以預見在不遠的將來，各種高性能的數(shù)字式直流電阻測量儀（數(shù)字式低阻計）將會逐步取代該領域中雙臂電橋的地位，使得測量工作更加快速、準確、方便。上海遠中電子儀器廠于 2004 年開始研制 PC36 系列直流電阻測量儀，作為一種電線電纜電性能試驗的設備，該儀表的設計目標如下：

1.表的主要技術(shù)性能：測量范圍、測量電流、準確度、靈敏度、分辨力等應全面滿足國家標準 GB/T3048.2 《電線電纜電性能試驗方法 第 2 部分：金屬材料電阻率試驗》 及 GB/T3048.4 《電線電纜電性能試驗方法 第 4 部分：導體直流電阻試驗》 中對電阻測試設備的各項技術(shù)要求。

2.為了方便用戶操作，在儀表的附加功能中添置了 GB/T3048.2 及 GB/T3048.4 *的一些特殊功能及測量方法，如反向電流測量、倍率電流測量、熱電勢平衡、導線溫度校正等功能。

3.儀表有幾種派生型號，以適應不同規(guī)格電線電纜生產(chǎn)廠的需要。儀表的技術(shù)指標和功能設置以適應標準的要求為主，以滿足用戶的需要為主，做到既是充分的又是必要的，力爭實現(xiàn)較高的性能價格比。

    經(jīng)過一年多時間的研制、試用和改進，該儀表已正式面世 , 其間得到了上海電纜研究所與上海南洋電材有限公司的大力支持和幫助。經(jīng)測試，儀表的技術(shù)性能*達到了設計目標。本文主要介紹該儀表的特點、研制工作中所克服的技術(shù)難點、儀表的主要技術(shù)性能、附加功能、基本參數(shù)以及實際使用效果。

1 主要技術(shù)性能 1.1 測量范圍及分辨力 在 GB/T3048.2 5.2.1 條規(guī)定了導體電阻測量的下限值為 10 -5 Ω，這個看似簡單的要求給儀表的設計帶來了新的挑戰(zhàn)， 10 -5 Ω數(shù)量級的電阻是個什么概念？截面在 172mm 2 至 1724mm 2 范圍內(nèi)的 1m 長的銅導線在 20 ℃ 時的電阻值就落在 10 -5 Ω數(shù)量級范圍內(nèi) （ 10.0—99.9 μΩ ） ， 考慮到GB/T3048.2 中電阻率測試允許誤差 0.15% 及 GB/T3048.4 中導體電阻測試允許誤差 0.5% 的要求，儀表讀數(shù)的有效位應不少于 4 位，（ 3 位有效讀數(shù)在zui不利的情況下，zui后一位變化 1 個字的量化誤差，可能造成 1% 的測量誤差），這就要求儀表的zui高分辨力達到 10 -8 Ω（ 0.01 μΩ）。

綜觀現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表 , 水平zui高的如 SB2232 型直流電阻測量儀、 ZY9858 型數(shù)字微歐計等，其zui低量程為 2 m Ω， zui高分辨力為 0.1 μΩ， 如果測量截面超過 172mm 2 1m 長的銅導線，電阻值在 100 μΩ以下， 儀表讀數(shù)僅有 3 位有效數(shù)字，示值僅為該檔量程的 1/20 以下，這顯然是不能符合測量準確度要求的。由此可見，現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表的測量范圍和分辨力尚不能滿足全系列電線電纜的測量要求，必須進一步提高。 PC36 系列直流電阻測量儀設置了 200 μΩ量程 , 是現(xiàn)有產(chǎn)品的十分之一 , 該量程的分辨力為 0.01 μΩ，是現(xiàn)有產(chǎn)品的十倍，當被測電阻大于或等于 10 -5 Ω時，儀表保證有 4 位以上的有效讀數(shù)，可以滿足 全系列電線電纜的測量要求 。

1.2 測量靈敏度 電線電纜測試人員都知道，要提高電橋測量結(jié)果的分辨力有兩個途徑，其一是加大測量電流，其二是提高電橋的指零裝置 — 檢流器的靈敏度，在數(shù)字式低阻表中情況也大致如此。由于電流加熱效應以及標準電阻容許流過電流值的限制，測量電流的提高幅度是有限的，zui大值在 10A 左右，根據(jù)歐姆定律： R=U / I ，在 I = 10A 的測量電流下，儀表的電阻測量分辨力要達到 0.01 μΩ，儀表的電位端電壓靈敏度必須達到 0.1 μ V , 比現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表的zui高電壓靈敏度 1 μ V 提高了 10 倍。為了達到這個目標，本 儀表的設計者采用技術(shù)特制了高靈敏、低噪聲的納伏放大器，其電位輸入端的zui高靈敏度為 70.7nV （ 0.0707 μ V ） ，就電壓靈敏度與噪聲特性這一點來說，本儀表已經(jīng)達到了 6 1/2 位高性能數(shù)字電壓表所能達到的水平。高靈敏度放大器的作用就如同給電橋的檢流器前加裝了一臺靈敏度*的光電放大器一樣，實現(xiàn)了測量電流與同類儀表相同，而分辨力卻提高 10 倍的目標。