电阻是电气和电子工程中最基本的元素之一。的价值反抗在工程中,从非常小的价值变化,抗性变压器绕组,到非常高的值,如,绝缘电阻相同变压器绕组.虽然万用表在我们需要一个粗略的电阻值时工作得很好,但要得到精确的电阻值,无论是非常低的还是非常高的电阻值,我们都需要特定的方法。在这篇文章中,我们将讨论各种方法电阻测量.为此目的,我们将阻力分为三个类 -
测量低电阻(<1Ω)
主要问题低电阻测量数值是测量仪器的接触电阻或引线电阻,虽然数值很小,但与被测电阻相当,因而引起严重的问题错误.
因此,为了消除该问题,具有四个终端构建小值的电阻。两个端子是当前端子,其他两个是潜在的终端。
图下图显示了低电阻的结构。
的当前的是通过目前的C航站楼飞行的1和C2而电位差是通过电位端子V测量的1和V2.因此,我们可以根据上图所示的V和I在实验下找出抵抗的价值。该方法有助于我们排除由于电流端子引起的接触电阻,但潜在端子的接触电阻仍然进入图片,因此高电阻电位电路的比例非常小,因此引起可忽略不计的误差。
用于测量低电阻的方法是: -
- Kelvin的双桥方法
- 电位计方法
- 微阻计欧姆计。
开尔文的双重桥
凯尔文的双桥是简单的修改吗惠斯通桥.下图为开尔文双桥电路图。
正如我们在上图所示,有两组臂,一个具有电阻P和Q等,具有电阻P和Q。R是未知的低电阻,S是标准电阻。这里R表示未知电阻与标准电阻之间的接触电阻,其效果我们需要消除。对于测量,我们使P / Q的比率等于P / Q,因此平衡惠斯通桥形成导致检流计的零偏转。因此,我们可以写一个平衡的桥
将EQN 2置于1并解决和使用P / Q = P / Q,我们得到 -
由此可见,采用平衡双臂可以完全消除接触电阻和由此产生的误差。为了消除由热电动势引起的另一个误差,我们取电池反向连接,最后取两个读数的平均值。该电桥适用于0.1µΩ到1.0 Ω范围内的电阻。
微阻计欧姆计
它是一种用于测量低电阻的机电仪器。它包括类似于a的永久磁铁PMMC仪器和两个线圈之间磁场由磁铁的极点产生。两个线圈彼此直角,并且可以自由地围绕公共轴旋转。下图显示了一个微阻计欧姆计以及测量未知电阻R所需的连接。
其中一个线圈叫做电流线圈,连接到电流端子C上1和C2,而另一个线圈叫,电压线圈连接到电位端子V1和V2.电压线圈承载的电流与之成正比电压降跨越r等等是它的扭矩。电流线圈携带与流过R的电流成比例的电流,也是其扭矩。当两者相等时,扭矩都符合相反方向和指示器来停止。该仪器可用于100μΩ的电阻为5Ω。
测量中电阻(1Ω - 100kΩ)
以下是用于测量其值在1Ω - 100kΩ范围内的电阻的方法的方法 -
- Ammeter-Voltmeter方法
- 惠斯通电桥法
- 替代方法
- 凯里-福斯特桥法
- 欧姆表方法
电流表电压表方法
这是测量电阻最粗略、最简单的方法。它用一个电流表测量电流I,用一个电压表测量电压V,得到电阻值为
现在我们可以有两个可能的连接安培表和电压表,如下图所示。
在图1中,电压表测量电流表上的电压降和未知电阻,因此
因此,相对误差为,
对于图2中的连接,电流表测量通过电压表和电阻的电流之和,因此
相对错误将是,
可以看出,R的相对误差为零一个第一次案例和rv在第二种情况下=∞。现在的问题是,在哪种情况下应该使用哪种联系。为了找出这一点,我们把这两个错误等同起来
因此,对于大于上述方程所给出的阻力,我们使用第一种方法,而对于小于它的阻力,我们使用第二种方法。
惠斯通电桥法
这是测量研究中最简单、最基本的桥接电路。它主要由电阻P、Q四个臂组成;R和S。R为实验未知电阻,S为标准电阻。P和Q被称为比值臂。点a和点b之间连接一个电动势源,点c和点d之间连接一个电流计。
桥接电路始终适用于NULL检测原理,即,我们改变一个参数,直到检测器显示零,然后使用数学关系来确定在不同参数和其他常量方面的未知。这里还可以改变标准电阻,以便在电流计中获得空偏转。该空偏转意味着没有从点C到D的电流,这意味着点C和D的电位相同。因此
结合上述两个方程,我们得到了着名的等式 -
替代方法
下图显示了用于未知电阻R的电阻测量的电路图是标准可变电阻,R是调节电阻。
首先,将开关置于位置1,使电流表通过改变r读出一定的电流,并记录电流表读数的值。现在将开关移动到位置2,并改变S,以实现与初始情况相同的电流表读数。如果电动势源在整个实验过程中保持恒定值,则安培计读数与位置1相同的S值为未知电阻R的值。
测量高电阻(>100kΩ)
以下是几种用于测量高电阻值的方法
- 电荷损失法
- 高阻表
- 高阻桥方法
- 直接偏转法
我们通常使用非常小的电流来进行这种测量,但由于电阻高,产生高电压的机会也不足为奇。由于这个,我们遇到了几个其他的问题,如-
- 静电荷可以在测量仪器上积累
- 漏电流与测量电流相比,可能导致错误
- 绝缘电阻是这一类中最常见的一种;然而,电介质总是被建模为电阻器和并联电容器.因此,在测量绝缘电阻(I.R.)时,电流包含了该分量,因此不能得到真实的电阻值。电容分量虽然呈指数下降,但仍然需要很长时间衰减。因此,在不同的时间可以得到不同的I.R.值。
- 保护精密仪器免受高磁场的伤害。
因此,为了解决漏电流或电容电流的问题,我们采用了保护电路。保护电路的概念是绕过安培计的漏电流,从而测量真正的电阻电流。下图显示了电压表和微安表上测量R的两个连接,一个没有保护电路,一个有保护电路。
在第一电路中,微电流表均衡电容性和电阻电流,导致R的值误差,而在另一电路中,微电流表只读取电阻电流。
电荷损失法
在这种方法中,我们利用放电电压方程电容器求未知电阻r的值。下图为电路图,所涉及的方程为
然而,上述情况假定电容器没有漏阻。因此,为了解释它,我们使用如下图所示的电路。R1为C的泄漏电阻,R为未知电阻。
我们遵循相同的程序,但首先使用switch s1关闭,然后用开关S1打开。第一次案例我们得到了
第二个开关打开的情况
使用R.1从上面的方程中我们可以找到R '的方程。
高阻桥方法
在这个方法中,我们使用了著名的惠斯顿桥哲学,但稍加修改。高电阻表示如下图所示。
g是保护终端。现在我们还可以代表电阻,如相邻图所示,其中rAG)和RBG为泄漏电阻。测量电路如下图所示。
可以观察到,我们实际得到的电阻是R和R的并联组合AG).虽然这导致非常微不足道的错误。
高阻表
高阻表是电气工程师使用的最重要的测量设备之一,本质上只用于测量绝缘电阻。它由一个发电机组成,可以手动或我们现在有电子兆位。megger的细节已在另一篇文章中讨论。