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        用DR-2有源模擬電阻器校準(zhǔn)回路電阻測(cè)試儀出現(xiàn)問(wèn)題的探討

        2015-06-09 06:44:29費(fèi)國(guó)斌
        計(jì)量技術(shù) 2015年12期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)

        費(fèi)國(guó)斌

        (浙江樂(lè)清市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院,樂(lè)清 325604)

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        用DR-2有源模擬電阻器校準(zhǔn)回路電阻測(cè)試儀出現(xiàn)問(wèn)題的探討

        費(fèi)國(guó)斌

        (浙江樂(lè)清市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院,樂(lè)清 325604)

        本文簡(jiǎn)述了回路電阻測(cè)試儀和有源模擬電阻器的工作原理,并對(duì)用DR-2型有源模擬電阻器校準(zhǔn)某些型號(hào)回路電阻測(cè)試儀電阻示值時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析,并提出了解決方法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較驗(yàn)證了該方法在校準(zhǔn)回路電阻測(cè)試儀具有實(shí)用價(jià)值。

        回路電阻測(cè)試儀;有源模擬電阻器;輸入電阻;分流

        0 引言

        回路電阻測(cè)試儀是用于測(cè)量開(kāi)關(guān)控制設(shè)備的接觸電阻、回路電阻的專用設(shè)備,測(cè)試電流采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB763推薦的直流100A,可在該電流的情況下直接測(cè)得回路電阻或者接觸電阻,廣泛應(yīng)用于電力和生產(chǎn)企業(yè)。目前,按JJG 1052—2009《回路電阻測(cè)試儀、直阻儀》規(guī)程,缺少覆蓋回路電阻測(cè)試儀全量程的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻器,為此,一般是用大功率直流模擬電阻器對(duì)回路電阻測(cè)試儀的電阻示值進(jìn)行校準(zhǔn)。筆者發(fā)現(xiàn),用DR-2型直流模擬電阻器校準(zhǔn)某些型號(hào)的回路電阻測(cè)試儀時(shí),電阻測(cè)量示值誤差超差;而用實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻器核查時(shí),該回路電阻測(cè)試儀示值卻是合格的,本文就出現(xiàn)該問(wèn)題的原因和解決方法進(jìn)行探討。

        1 回路電阻測(cè)試儀工作原理及分類

        回路電阻測(cè)試儀主要有兩類:電流自動(dòng)恒流式和電流手動(dòng)調(diào)節(jié)式。

        1)電流自動(dòng)恒流式回路電阻測(cè)試儀采用電壓電流法測(cè)量原理,如圖1所示,按下測(cè)量鍵后,恒流源輸出恒定直流電流,此時(shí),采樣電路對(duì)被測(cè)電阻Rx上電壓和內(nèi)部電流分流器RS上電壓進(jìn)行采樣,采樣信號(hào)經(jīng)放大器放大后,由A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),再經(jīng)微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和運(yùn)算,最后顯示屏顯示電流值和電阻值,這類測(cè)試儀測(cè)得的電阻值Rx與回路電阻測(cè)試儀輸出電流值無(wú)關(guān)。

        圖1 電流自動(dòng)恒流式回路電阻測(cè)試儀原理圖

        圖2 電流手動(dòng)調(diào)節(jié)式回路電阻測(cè)試儀原理圖

        2)電流手動(dòng)調(diào)節(jié)式回路電阻測(cè)試儀也采用電壓電流法測(cè)量原理,如圖2所示,按下測(cè)量鍵后,調(diào)節(jié)外部電位器使直流輸出電流到100A,內(nèi)部電流分流器RS采樣測(cè)到輸出電流值,由電流表顯示,由于電流已定100A,電壓表的顯示值可以表示被測(cè)電阻值。這類回路電阻測(cè)試儀測(cè)得的電阻值Rx與回路電阻測(cè)試儀輸出電流值相關(guān)。因?yàn)殡妷罕盹@示值按100A的比率標(biāo)定而顯示電阻值,如輸出電流值不是100A時(shí),顯示的電阻值不是電阻實(shí)際值,會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

        2 直流有源模擬電阻器工作原理

        DR-2型直流有源模擬電阻器是由電流轉(zhuǎn)換電路和標(biāo)準(zhǔn)電阻組合而成。其原理圖如圖3所示,電流轉(zhuǎn)換電路將直流有源模擬電阻器電流輸入端測(cè)量到的直流大電流I按比例N轉(zhuǎn)換成直流小電流I1,在直流小電流回路上串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電阻R,標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端作為直流有源模擬電阻器的電位端,這樣電位端輸出的模擬電阻值為R模=I1R/I=R/N。將標(biāo)準(zhǔn)電阻R換成標(biāo)準(zhǔn)電阻箱就能得到不同的模擬電阻值。筆者使用0.1級(jí)DR-2型直流有源模擬電阻器,輸入最大電流100A時(shí),1900μΩ量程上流過(guò)的直流小電流為1mA,串聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)電阻為10~190Ω,電位端輸出電壓為10~190mV,對(duì)應(yīng)的模擬電阻值為100~1900μΩ。

        圖3 直流有源模擬電阻器原理圖

        用該模擬電阻器校準(zhǔn)上海滬西電器廠生產(chǎn)的0.5級(jí)PCI μΩ型回路電阻測(cè)試儀時(shí),發(fā)現(xiàn)其電阻示值不滿足該設(shè)備技術(shù)指標(biāo),電阻值越大電阻示值偏差越大。而用0.2級(jí)大功率實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻器核查該回路電阻測(cè)試儀時(shí),回路電阻測(cè)試儀示值均滿足該設(shè)備技術(shù)指標(biāo),其測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 使用兩種不同標(biāo)準(zhǔn)器的測(cè)試結(jié)果

        經(jīng)測(cè)試,電流輸出值100A是準(zhǔn)確的,用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量回路電阻測(cè)試儀電位端輸入電阻只有3kΩ,而DR-2模擬電阻輸出電位端的內(nèi)阻在10~190Ω之間,3kΩ輸入電阻對(duì)DR-2的輸出電阻起到分流作用。而該回路電阻測(cè)試儀用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物電阻器校準(zhǔn)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物電阻器的阻值很小,最大只有2mΩ,回路電阻測(cè)試儀3kΩ的輸入電阻分流影響可忽略不計(jì),所以,用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物電阻器校準(zhǔn)時(shí)該回路電阻測(cè)試儀的電阻示值是符合技術(shù)指標(biāo)的。一般情況下,回路電阻測(cè)試儀輸入電阻并不要求很高,用DR-2作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),需要考慮DR-2的輸出電阻過(guò)高的影響。

        3 解決問(wèn)題方法的探討

        筆者從誤差產(chǎn)生的原因上分析,得出了一種用DR-2校準(zhǔn)該類回路電阻測(cè)試儀的方法。測(cè)量原理如下:假設(shè)模擬電阻標(biāo)準(zhǔn)器輸出在某校準(zhǔn)點(diǎn)的輸出電阻為RX,用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量得出回路電阻測(cè)試儀電位端的輸入電阻RN,由于RN的分流,標(biāo)準(zhǔn)器實(shí)際輸出的電壓U=(RX+RN)U1/RN,U1為回路電阻測(cè)試儀電位端的分到的電壓值,該公式換成電阻值時(shí),即為R實(shí)際值=(RX+RN)R示值/RN。用DR-2校準(zhǔn)得出回路電阻測(cè)試儀校準(zhǔn)點(diǎn)的R示值,再用該公式計(jì)算每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)際值,計(jì)算得出的實(shí)際值作為校準(zhǔn)結(jié)果。筆者用DR-2校準(zhǔn)該回路電阻測(cè)試儀的示值、計(jì)算后的電阻示值與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物電阻器校準(zhǔn)得出的示值進(jìn)行比較如表2所示,表明通過(guò)該方法計(jì)算得出的電阻值與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)物電阻器校準(zhǔn)的示值一致,可以作為回路電阻測(cè)試儀的校準(zhǔn)實(shí)際顯示值。該種方法要求測(cè)量回路電阻測(cè)試儀電位端輸入電阻RN的誤差不大于±0.1%。

        表2 采用計(jì)算方法修正后與實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻器校準(zhǔn)結(jié)果的比較

        4 結(jié)論

        采用DR-2型直流有源模擬電阻器校準(zhǔn)回路電阻測(cè)試儀時(shí),由于DR-2輸出電阻過(guò)高,當(dāng)被校準(zhǔn)的回路電阻測(cè)試儀輸入電阻不是特別高時(shí),需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正。實(shí)驗(yàn)證明修正后的校準(zhǔn)結(jié)果是正確的。但是,作為通用校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),需要對(duì)DR-2的輸出電路進(jìn)行改進(jìn),例如,經(jīng)高輸入阻抗的電壓跟隨器后輸出,才能從根本上消除這一誤差來(lái)源。

        [1] 毛萬(wàn)沖,方方,余國(guó)剛.全數(shù)字化電阻箱的實(shí)現(xiàn)[J].大眾科技,2011(6)

        [2] 林建庭,回路電阻測(cè)試儀工作原理及常見(jiàn)故障處理[J].科技信息,2013(17)

        [3] JJG 1052—2009回路電阻測(cè)試儀、直阻儀檢定規(guī)程.北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2009

        [4] 易靈芝.數(shù)字化有源電阻箱的設(shè)計(jì).計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2004(7)

        [5] 向珂,徐雁,王劉芳,王貽平,朱琦,韓世忠.有源大功率電阻校驗(yàn)直流電阻儀的新方法.高電壓技術(shù),2005(11)

        10.3969/j.issn.1000-0771.2015.12.16

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