电子测量技术基础论文

惠州学院电子测量论文 1 电电子子测测量量 技技术术基基础础论论文文 高值电阻以及电压系数的准确测量高值电阻以及电压系数的准确测量 系系 别 电子科学系别 电子科学系 专业班级 专业班级 09 电子信息工程电子信息工程 1 班班 学学 号 号 姓姓 名 偶尔玩深沉名 偶尔玩深沉 指导老师 指导老师 提交日期 提交日期 2012 年年 5 月月 2 日日 惠州学院 HUIZHOU UNIVERSITY 惠州学院电子测量论文 2 目录目录 摘要 3 一 高值电阻准确测量方法 改进惠普顿电桥法 3 1 1 惠普顿电桥的结构图 3 1 2 惠普顿电桥的工作原理 3 1 3 高值电阻的计算 4 二 高值标准电阻器电压系数的测量 5 2 1 高值电阻器的定义 5 2 2 使用 6517A 确定电压系数 6 2 36517A 静电计 6 2 4 使用 6517A 进行电压系数测量 7 三 高值电阻器电压系数的校准方法及意义 7 3 1 电压系数 8 3 2 电压系数的校准 8 3 3 获得准确电压系数意义 8 四 小结 9 五 参考文献 9 惠州学院电子测量论文 3 摘要摘要 通常阻值大于 10 5 的电阻称为高值电阻 在物理学研究和工业生产中广泛应用着各 类高值电阻 需要对其测量 高值电阻常应用于分压器 X 射线设备 低信号检测电路 放大电路 测试设备 高压电路等电路中 用于电路中一般起分压或者放电作用 普通电 路中相当于绝缘 然而高值电阻在电路中的作用至关重要 例如 电力设备的绝缘高值电 阻高起着绝缘作用 绝缘电阻下降 表示其绝缘已经受潮或发生老化和劣化 所以测量绝 缘电阻可以及时发现电力设备绝缘是否存在整体受潮 整体劣化和贯通性缺陷 要想得到 高值电阻的准确测量结果 提高电阻的精度 减少误差 下面给出惠普顿改进电桥测量 方法 同样 提高电阻的精度 也会提高电压系数的准确度 一一 高值电阻准确测量方法 改进惠普顿电桥法 高值电阻准确测量方法 改进惠普顿电桥法 1 1 惠普顿电桥的结构图 如图 其中 R1 为电阻箱 R2 RN 为已知电阻 RX 为待测电阻 中间 G 为检流计 1 2 惠普顿电桥的工作原理 工作原理 通过中间的检流计检测 a b 两端的电流 入如果 a b 两端的电流为 0 则电 桥平衡 这时可通过式 1 2 求出待测电阻的阻值 惠州学院电子测量论文 4 测量时 根据待测电阻的大致范围选择合适的比例臂 RN R2 在适当调节 R1 使电桥平 衡 即检流计 G 指针指向 0 便可通过上面 2 个公式计算出待测电阻 由于 RX 的阻值太大 这样势必 会导致电流几乎无法从 RX 两端流过 RX 两端断路 所以要用此方法测量高值电 阻 关键在于如何产生标准的高值电阻 用 3 只已知阻值的标准电阻 V1 一个 10G 电阻器电压系数的典型值大约为 0 008 V 或者 80ppm V 所以 如果一 个测量电路需要使用高阻值电阻器的话 在进行误差分析的时候 除了考虑所有其它的时 间和温度等误差因素之外 还必须考虑由电阻器电压系数所引起的误差 2 2 使用 6517A 确定电压系数 测量高电阻的电压系数需要输出电压并测量小电流 这时需要使用诸如 6517A 这样的静 电计来进行此项测量工作 6517A 具有内置的测试程序来决定电压系数 该测试在两个不 同的电压之下进行电阻测量 然后计算出电压系数 电压系数显示为每伏的电阻值百分比 变化量 2 36517A 静电计 如图 惠州学院电子测量论文 7 2 4 使用 6517A 进行电压系数测量 下图 4 34 是使用 6517A 进行电压系数测量的典型配置 为了尽量降低噪声和泄漏电阻 的影响 应当将电阻器放在一个屏蔽 保护的测试夹具中 将测试夹具的屏蔽端连到静电 计的 LO 端 再将静电计的 LO 端连到源的 LO 端 将静电计的 HI 端连到电阻器的一端 将 电压源的 HI 端连到电阻器的另一端 首先在测试电压 V1之下测量电阻器 得到 R1 接着在测试电压 V2之下 V2大于 V1 测量电阻器 得到 R2 接着利用概述中给出的公式计算电压系数 KRV 三三 高值电阻器电压系数的校准方法及意义高值电阻器电压系数的校准方法及意义 在高值标准电阻器的校准过程中 测量准确度会受到各种因素的影响 除了导线泄露 电阻及其他泄露电阻 并联电容 读书稳定时间 温度系数 机械振动等因素外 其中一 个比较重要的影响量就是电阻器的电压系数 我们知道 电阻器在制造过程中由于成分以及颗粒分布不均匀 不紧密等原因 当施 加不同的电压时 颗粒分布和紧密度会发送变化 从而引起电阻器阻值发生变化 尤其是 惠州学院电子测量论文 8 对于高值电阻器 这个变化尤为明显 这种现象称为电阻的电压系数 3 1 电压系数 电压系数常定义为 R1 电压为 V1 时电阻器的电阻值 R2 电压为 V2 时电阻器的电阻值 当 K 0 称此时电阻器的电压系数为正电压系数 电阻器阻值会随电压升高而变大 当 K 0 称此时电阻器的电压系数为负电压系数 电阻器阻值会随电压升高而变小 3 2 电压系数的校准 校准如下 在规定条件下 1 对电阻器施加参比电压 V0 测量此电压下的电阻值 R0 2 对电阻器施加另一电压 Vx Vx V0 一般为 V0 的 1 3 至 1 5 测量此电压下的电阻值 Rx 3 计算 KRV 若要得到更准确的 KRV 取得较平滑的曲线 可以在 0 V0 的范围内将 V0 均匀 分成 n 个电压间隔 即进行 n 组同样的操作得到 n 个 KRV 依据所得数据可以得到较平滑 的 KRV V 曲线 便于直观了解和准确使用 KRV 也可以采用统计的方法 按下式计算 KRV 的平均值 综上所述 我们在高值标准器的校准和使用过程中 必须注意电压系数的影响 只有 这样高值电阻器的电阻值校准结果才有意义 若有需要还可以对电压系数 KRV 进行校准 使用时 也应注意使用电压 若不是参比电压的允差范围内 则要根据参比电压下的电阻 值 R0 和已获得的电压系数 KRV 进行相应电压下的电阻值换算 3 3 获得准确电压系数意义 从以上分析和校准过程得知 在实际工作中选择高值标准电阻器时 应尽可能选择电 压系数较小的电阻器 才能使其具有更宽的电压使用范围 较小的电阻值变化 降低高值 电阻电压系数对测量结果的影响 以得到更高的准确度 惠州学院电子测量论文 9 四四 小结小结 对于同一电阻器 在相同条件下 其电压系数是相对稳定的曲线 校准过程中 必须 在规定的参比电压内进行 否则会影响测量结果的不确定度 若高值电阻器还需应用于其 他电压下 就必须知道电阻器的电压系数 便于使用者换算 所以得到校准的高值标准电 阻器的电压系数