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數(shù)字式導(dǎo)體電阻測量儀表的研制和使用 1 引言 電線電纜電性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，是電纜行業(yè)開展質(zhì)量活動的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一。我國zui早發(fā)布 GB 764-65 “電線電纜導(dǎo)電線芯電阻 試驗方法（直流電橋法）”； 1983 年發(fā)布 GB/T 3048.2 “金屬導(dǎo)體材料電阻率試驗”，并將 GB 764-65 修改為 .4 “導(dǎo)體直流電阻試驗”。這兩個分標(biāo)準(zhǔn)涉及的測試技術(shù)密切相關(guān)，其基礎(chǔ)都是 IEC 60468 ： 1974 “金屬材料導(dǎo)電率的試驗方法”，其關(guān)鍵都是直流電阻試驗。 40多年來，電性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)多次修改，不斷完善，在電纜行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。zui近，我們再一次對試驗方法標(biāo)準(zhǔn)進行修訂，除了 總結(jié) 近年來檢測技術(shù)發(fā)展的成果，還 按 GB/T 1.1-2000 “標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第 1部分：標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則” 規(guī)定修改，“ 充分考慮技術(shù)水平”，并“為未來技術(shù)發(fā)展提供框架”。 修改版 GB/T 3048.2 和 .4 中規(guī)定：“……也可使用除電橋以外的其他儀器，如根椐直流電流 - 電壓降直接法原理，并采用四端測量技術(shù)，具有高精度的數(shù)字式直流電阻測試儀?！边@段全新的表述，在標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)定了數(shù)字式測試儀器。可以預(yù)見，高性能的數(shù)字式直流電阻測量儀將會在電纜行業(yè)中廣泛應(yīng)用，使得測量工作更加快速、準(zhǔn)確、方便。 上海遠(yuǎn)中電子儀器廠是一家專業(yè)生產(chǎn)廠，在行業(yè)中有較高的聲譽。該廠參加 GB/T 3048 的修訂工作，并于 2004 年開發(fā) PC36 系列直流電阻測量儀。經(jīng)過二年多時間的研制和改進，該儀表已正式面世 , 經(jīng)國家電線電纜檢驗中心和上海南洋電材有限公司試用，該儀表的技術(shù)性能*修改版標(biāo)準(zhǔn)的要求。 本文主要介紹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、以及實際使用效果。 2 主要技術(shù)性能 2.1 測量范圍及分辨力 IEC 60468 規(guī)定了電阻的下限值為 0.00001 Ω （ 10 -5 Ω ）， 允許測量誤差 0.15% 。 這個看似簡單的要求，給儀表的設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。為滿足標(biāo)準(zhǔn)的全面要求， 儀表讀數(shù)的有效位應(yīng)不少于 4 位，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 , 電阻值在 100 μΩ以下時，通常 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(zhǔn)確度要求的。 PC36 系列直流電阻測量儀設(shè)置了 200 μΩ量程 , 該量程的分辨力為 0.01 μΩ，當(dāng)被測電阻大于 10 -5 Ω時，儀表保證有 4 位以上的有效讀數(shù)，可以滿足 全系列電線電纜產(chǎn)品的測量要求 。 2.2 測量靈敏度 *，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(yīng)以及標(biāo)準(zhǔn)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，儀表的電阻測量分辨力要達到 0.01 μΩ，其電位端電壓靈敏度必須達到 0.1 μ V , 而現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表的zui高電壓靈敏度僅 1 μ V 。為了突破這個技術(shù)難點，本 儀表的設(shè)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(biāo)。 ? 測量電流的選擇 在電線電纜導(dǎo)體電阻的測量中，選擇合適的測量電流是至關(guān)重要的，這是因為被測對象的電阻具有很高的溫度系數(shù)，測量電流過大會引起導(dǎo)線發(fā)熱，從而造成測量超差。 本儀表具有 多電流測量功能，設(shè)置了不同的測量電流可供選擇。儀表設(shè)有“常規(guī)”與“低電流”兩種測量狀態(tài)，可以通過面板開關(guān)加以選擇。其中 “常規(guī)”測量狀態(tài)有六檔量程，具有測量準(zhǔn)確性高、抗干擾性能好的特點；“低電流”測量狀態(tài)也有六檔量程 ，具有較高的測量靈敏度與分辨力。 該性能克服了目前某些電橋與數(shù)字式低阻表測量電流不能調(diào)節(jié)，而且在個別檔位測量電流偏大引起被測導(dǎo)體發(fā)熱 , 電阻值隨著測量時間的增加向上漂移的缺陷，這一點在微細(xì)導(dǎo)線測量時尤為重要，敬請檢測人員關(guān)注。