用数字万用表测量高阻的方法.doc

用数字万用表测量高阻的方法用数字万用表测量高阻的方法电子世界98.11 周水青 当前，只有少数几种数字万用表设有电导挡，电导挡具有测量5M10000MW（10GW）高阻的能力，而很多数字万用表，如DT830，DT890等数字万用表，没有电导挡，其高阻挡只能测量20MW以下的电阻。人们常用并联电阻法测高阻，一般也只能把20MW挡的测量范围扩展到100MW；如果被测电阻值超过100MW，用并联电阻测量的误差就比较大。 为了克服没有电导挡的数字万用表测量高阻时的不足，笔者通过反复实践及测算，总结出一种利用此类数字万用表测量高阻的方法，即“电池电压复测法”。此方法简单实用快捷方便，并且测量高阻的能力极强，若以9V 叠层电池做测试电压源，其最高量限可测到900GW。 1电池电压复测法的原理 电池电压复测法的测量原理如图1、图2和图3所示。一个9V叠层电池(或l.5V干电池)用作测试电压源。将DT830（或DT890）数字万用表置于直流电压合适的档位如20V挡（或2V挡）测得电池的开路电压为U1，如图1所示（注意U1应取实测值）。将被测高用RX串入数字万用表的红表笔端后再去测电池两端的电压。设此时测得的电压为U2，如图2所示。设数字万用表直流电压挡的输入电阻为Ri，则Ri与Rx的连接关系如图3所示。由于被测电阻RX的阻值很大，通常RXRi，因此被测电阻RX对第二次测量电池的电压值即复测电压值U2影响很大。根据串联电阻的分压原理，U2=U1Ri（RiRx），再由此式求出Rx=（U1U21）Ri，式中，Rx单位为兆欧；Ri一般为10MW；U1和U2的单位为伏。将Ri10MW代入上式，可简化为：Rx10（U1U21）。 下面以9V叠层电池做电压源为例来估算电池电压复测法测量高阻的范围。 用数字万用表的直流20V档恻电池的开路电压U1，设测得U1= 9V（标称电压），由于DT830数字万用表在直流20V挡的分辨率为10mV，即0.01V，所以U2的测量上限为：U2=U10.01=90.01=8.99V。此值为 U2的最大值，所以被测高阻的下限R1为：R1=10（U1 U21）=10（9 8.991）0.01MW=11kW 若被测电阻Rx阻值很大，则由分压公式可知用数字万用表测得的U2必然很小，应使用最低电压挡即直流200mV挡来测量。该挡的电压分辨率为0.1mV，但若被测电压小于2mV，则测量误差会显著增大。为了保证测量的准确度，应留有一定的余量，所以实际取U2的测量下限为2mV。这样，被测高阻的上限 R2为：R2=10（U1U2l）=45GW，但由于U2的最小值为0.1mV，被测电阻的最高量限为：Rmax=10（U1U21）=900000MW=900GW，当被测高阻大于45GW时测量误差明显增大，因此所得测量值仅供参考。 同理，也可以估算出使用1.5V电池或15V叠层电池做测试电压源时电阻的测量范围。一般情况下，所用电池电压越高，测量高阻的能力就越强。常见的几种型号电池采用电池电压复测法测量高阻的范围见附表。 由于数字万用表直流电压挡的输入电阻Ri较大，为10MW，而被测电阻Rx更大，所以电池电压复测法测试电流极小，消耗电池电量甚微。 2应用举例 下面列举3个实例来说明用电池电压复测法测量高阻的效果。 实例 1：一只 RJ14型 1 4W 22MW色环电阻，用DT830型数字万用表的20MW挡测该电阻时显示溢出“1”，说明超量程，所以改用电池电压复测法。选用6F22型9V叠层电池做为测试电压源，用DT830数字万用表直流20V挡测得该电池的开路电压U1= 96V，将被测电阻串入万用表后再测该电池两端的电压U22.97V，所以被测电阻RX=10（U1U21）=22.32MW。 对比验证如下：用GY5605型数字万用表200ns电导挡测得GX= 45.0ns，所以被测电阻Rx=1Gx=22.22MW（注： 1S1W， 1S=106mS=109nS）。 实例 2：笔者用16只 RJ14型 14W 22MW色环电阻串联组合成一个高阻。已知U1=9.6V，将此被测高阻串入DT830,红表笔再测9V叠层电池两端电压，测得 U2=0.263V，所以被测高阻 RX=10（U1U21）=355.02MW。 对比验证如下：（1）用GY一5605型数字万用表200nS电导挡测得GX=2.8nS，所以被测高阻RX=1GX=357.14MW。（2）改用R20型1.5V一号电池做测试电压源，用 DT830数字万用表直流 2V挡测得其开路电压 U1=1.612V，然后将此被测高阻串入DT830，用直流 200mV挡测得U2=43.8mV，所以被测高阻RX=10（U1U2l）=358.04MW. 实例3：由于笔者手头无上千兆欧的高阻。于是用50只 RJ14型 1 4W 22MW色环电阻串联组成一只GW级的高阻，仍用6F22型9V叠层电池做测试电压源。已知U1=960V，将此被测高阻串入DT830，用DT830数字万用表直流2V挡测得U2=0.085V，为了再精确一些改用直流200V挡，测得U2=85.5mV，所以此被测高阻 RX=10(U1U21）1108.9MW=1.1089GW。 对比验证如下：（1）用GY5605型数字万用表200nS电导挡测得 GX=0.9nS,所以被测高阻：RX1GX=1111.1MW=1.1111GW；（2）我们改用1.5V一号电池做测试电压源。用DT830数字万用表直流2V挡测得U11.612伏，串入被测高阻，用直流 200mV档测得 U2=14.3mV，所以被测高阻RX=10（U1U21）=1117.3MW1.1173GW。 需要说明的是：选用不同标称电压的电池或不同型号的数字万用表用电池电压复测法测得的阻值可能略有差异；电池电压复测法广泛适用于各种数字万用表，其中也包括带电导挡的数字万用表；若数字万用表的电阻挡损坏，则可以利用电池电压复测法应急测量20kW以上的电阻；选择测试电压源时应避免使用整流电源，最好采用干电池做测试电压源。因为它的交流纹波因数为零，不会产生干扰，所以测量准确度高；由于数字万用表直流电压挡的输入电阻较高，一般为10MW，且直流200mV挡灵敏度很高，对周围的电磁干扰非常敏感，所以在使用电池电压复测法时应远离干扰源；在进行测量时，最好采用测量夹具固定被测件，