如何检定直流电阻测试仪以及误差分析
时间：2020-07-10 11:55:00 阅读： 次
过去一般检定直流电阻测试仪，是采用大功率模直流电阻标准电阻器，对其进行检定。检定接线复杂，而且检定过程中直流电阻测试仪输出的直流电流通过调制转换成小电流，再由固定阻值的直流标准电阻产生不同的电压输出，模拟不同阻值的大功率电阻，但始终无法消除波纹给检测结果带来的影响。经过几年的探索研究，研制了有源大功率直流电阻器，用其做为标准器进行检定直流电阻，接线简便，同时能够消除大电流引起的发热和波纹影响，使检测结果更精确，而且也大大缩短检定时间，提高了工作效率。
1. 大功率电阻标准电阻器
大功率电阻标准电阻器大体上可分为三大类：大功率微电阻标准电阻器、大功率模拟直流标准电阻器、有源大功率标准直流电阻器。
1．1大功率微电阻标准电阻器
大功率微电阻标准电阻器，由多个电阻串联构成，见图l。作为标准直流电阻检定直流电阻时输出的大电流在电阻器各端形成不同的分压，由此测得不同阻值的直流电阻。尽管此标准电阻为实物电阻，能够反映直流电阻测量仪测量的真实情况。但由于其为充油电阻，体积大，发热高，稳定性很难保证。因此，逐步被大功率模拟直流标准电阻器所取代。
1．2大功率模拟直流标准电阻器
大功率模拟直流标准电阻器，是将直流电阻测试仪输出的直流电流通过调制解调器转换成小电流，由固定电阻值产生压降，作为电压输出，以此模拟不同阻值的大功率直流电阻，见图2。该标准电阻器工作范围较宽，准确度较高，稳定性也很好；但接线端子过多，接线比较复杂，试验中始终存在波纹对检测的影响。
1．3有源大功率直流标准电阻器
有源大功率标准直流电阻器它的组成是采用1个固定阻值的大功率直流标准电阻器和l台精密电子变压箱共同构成。实际上精密电子变压箱与大功率直流电阻构成1个四端电阻。C1、C：为电流端，P。、P2为电压端。从C卜C：端输人大功率直流电流f，通过高稳定的大功率直流定值标准电阻rl产生压降毗。即先将大电流变换为小电压，避免了大电流给测量带来的发热现象。而且，高精密电子变压箱通过低通滤波又抵消了波纹的影响，确保了检定的准确。因此，有源大功率直流标准电阻器，是目前用于校准直流电阻测试仪比较理想的仪器。
2. 有源大功率电阻器检定系统及误差分析
2．1 有源大功率直流标准电阻器检定系统设计
有源大功率直流标准电阻器中的高精度电子变压箱的电路主要是由模／数转换器ADC、DSP、数／模转换器DAC、放大、滤波电路和外部接口等组成，。从式，．=11．0rs／u；=／o-．中看出，在检定中需要等效电阻值精准的关键是电子变压箱的变压系数后精准。电子变压箱通过其系统的一系列滤波采样能够读取精准Ⅱ；，相对于UO、n；的误差可以忽略不计。采用高分辨率的DAC和温度系数不低于I肛V／"C的电压参考源共同保障‰的准确度。所以，理论上后的准确度可以达到0．05%。
2．2误差分析
有源大功率直流电阻器的直流标准电阻等级一般在0．01%，而高精度电子变压箱的误差主要来源于其中的数／模转换器DAC，转换带来约lO斗V的误差。因此，理论误差应不低于0．05%砍可面两‘可而再矛一o．05%检定直流电阻测试仪使用的有源大功率电阻器，在不同测量范围的实际准确度。
1. 大功率电阻标准电阻器
大功率电阻标准电阻器大体上可分为三大类：大功率微电阻标准电阻器、大功率模拟直流标准电阻器、有源大功率标准直流电阻器。
1．1大功率微电阻标准电阻器
大功率微电阻标准电阻器，由多个电阻串联构成，见图l。作为标准直流电阻检定直流电阻时输出的大电流在电阻器各端形成不同的分压，由此测得不同阻值的直流电阻。尽管此标准电阻为实物电阻，能够反映直流电阻测量仪测量的真实情况。但由于其为充油电阻，体积大，发热高，稳定性很难保证。因此，逐步被大功率模拟直流标准电阻器所取代。
1．2大功率模拟直流标准电阻器
大功率模拟直流标准电阻器，是将直流电阻测试仪输出的直流电流通过调制解调器转换成小电流，由固定电阻值产生压降，作为电压输出，以此模拟不同阻值的大功率直流电阻，见图2。该标准电阻器工作范围较宽，准确度较高，稳定性也很好；但接线端子过多，接线比较复杂，试验中始终存在波纹对检测的影响。
1．3有源大功率直流标准电阻器
有源大功率标准直流电阻器它的组成是采用1个固定阻值的大功率直流标准电阻器和l台精密电子变压箱共同构成。实际上精密电子变压箱与大功率直流电阻构成1个四端电阻。C1、C：为电流端，P。、P2为电压端。从C卜C：端输人大功率直流电流f，通过高稳定的大功率直流定值标准电阻rl产生压降毗。即先将大电流变换为小电压，避免了大电流给测量带来的发热现象。而且，高精密电子变压箱通过低通滤波又抵消了波纹的影响，确保了检定的准确。因此，有源大功率直流标准电阻器，是目前用于校准直流电阻测试仪比较理想的仪器。
2. 有源大功率电阻器检定系统及误差分析
2．1 有源大功率直流标准电阻器检定系统设计
有源大功率直流标准电阻器中的高精度电子变压箱的电路主要是由模／数转换器ADC、DSP、数／模转换器DAC、放大、滤波电路和外部接口等组成，。从式，．=11．0rs／u；=／o-．中看出，在检定中需要等效电阻值精准的关键是电子变压箱的变压系数后精准。电子变压箱通过其系统的一系列滤波采样能够读取精准Ⅱ；，相对于UO、n；的误差可以忽略不计。采用高分辨率的DAC和温度系数不低于I肛V／"C的电压参考源共同保障‰的准确度。所以，理论上后的准确度可以达到0．05%。
2．2误差分析
有源大功率直流电阻器的直流标准电阻等级一般在0．01%，而高精度电子变压箱的误差主要来源于其中的数／模转换器DAC，转换带来约lO斗V的误差。因此，理论误差应不低于0．05%砍可面两‘可而再矛一o．05%检定直流电阻测试仪使用的有源大功率电阻器，在不同测量范围的实际准确度。
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