隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字式測(cè)量技術(shù)在電線電纜測(cè)試領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用， 在現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)規(guī)定了可以采用電橋以外的其它電子測(cè)量?jī)x器作為導(dǎo)體直流電阻的測(cè)試設(shè)備，可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來，各種高性能的數(shù)字式直流電阻測(cè)量?jī)x（數(shù)字式低阻計(jì)）將會(huì)逐步取代該領(lǐng)域中雙臂電橋的地位，使得測(cè)量工作更加快速、準(zhǔn)確、方便。于 2004 年開始研制 PC36系列直流電阻測(cè)量?jī)x，作為一種電線電纜電性能試驗(yàn)的設(shè)備，該儀表的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：
1.表的主要技術(shù)性能：測(cè)量范圍、測(cè)量電流、準(zhǔn)確度、靈敏度、分辨力等應(yīng)全面滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T3048.2 《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第 2 部分：金屬材料電阻率試驗(yàn)》 及 GB/T3048.4 《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第 4 部分：導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》 中對(duì)電阻測(cè)試設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)要求。
2.為了方便用戶操作，在儀表的附加功能中添置了 GB/T3048.2 及 GB/T3048.4 推薦的一些特殊功能及測(cè)量方法，如反向電流測(cè)量、倍率電流測(cè)量、熱電勢(shì)平衡、導(dǎo)線溫度校正等功能。
3.儀表有幾種派生型號(hào)，以適應(yīng)不同規(guī)格電線電纜生產(chǎn)廠的需要。儀表的技術(shù)指標(biāo)和功能設(shè)置以適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求為主，以滿足用戶的需要為主，做到既是充分的又是必要的，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)較高的性能價(jià)格比。
經(jīng)過一年多時(shí)間的研制、試用和改進(jìn)，該儀表已正式面世 , 其間得到了上海電纜研究所與上海南洋電材有限公司的大力支持和幫助。經(jīng)測(cè)試，儀表的技術(shù)性能*達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。本文主要介紹該儀表的特點(diǎn)、研制工作中所克服的技術(shù)難點(diǎn)、儀表的主要技術(shù)性能、附加功能、基本參數(shù)以及實(shí)際使用效果。
1 主要技術(shù)性能 1.1 測(cè)量范圍及分辨力 在 GB/T3048.2 5.2.1 條規(guī)定了導(dǎo)體電阻測(cè)量的下限值為 10 -5 Ω，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的要求給儀表的設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)， 10 -5 Ω數(shù)量級(jí)的電阻是個(gè)什么概念？截面在 172mm 2 至 1724mm 2 范圍內(nèi)的 1m 長(zhǎng)的銅導(dǎo)線在 20 ℃ 時(shí)的電阻值就落在 10 -5 Ω數(shù)量級(jí)范圍內(nèi) （ 10.0—99.9 μΩ ） ， 考慮到GB/T3048.2 中電阻率測(cè)試允許誤差 0.15% 及 GB/T3048.4 中導(dǎo)體電阻測(cè)試允許誤差 0.5% 的要求，儀表讀數(shù)的有效位應(yīng)不少于 4 位，（ 3 位有效讀數(shù)在zui不利的情況下，zui后一位變化 1 個(gè)字的量化誤差，可能造成 1% 的測(cè)量誤差），這就要求儀表的zui高分辨力達(dá)到 10 -8 Ω（ 0.01 μΩ）。
綜觀現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表 , 水平zui高的如 SB2232 型直流電阻測(cè)量?jī)x、 ZY9858 型數(shù)字微歐計(jì)等，其zui低量程為 2 m Ω， zui高分辨力為 0.1 μΩ， 如果測(cè)量截面超過 172mm 2 1m 長(zhǎng)的銅導(dǎo)線，電阻值在 100 μΩ以下， 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(cè)量準(zhǔn)確度要求的。由此可見，現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表的測(cè)量范圍和分辨力尚不能滿足全系列電線電纜的測(cè)量要求，必須進(jìn)一步提高。 PC36 系列直流電阻測(cè)量?jī)x設(shè)置了 200 μΩ量程 , 是現(xiàn)有產(chǎn)品的十分之一 , 該量程的分辨力為 0.01 μΩ，是現(xiàn)有產(chǎn)品的十倍，當(dāng)被測(cè)電阻大于或等于 10 -5 Ω時(shí)，儀表保證有 4 位以上的有效讀數(shù)，可以滿足 全系列電線電纜的測(cè)量要求 。
1.2 測(cè)量靈敏度 電線電纜測(cè)試人員都知道，要提高電橋測(cè)量結(jié)果的分辨力有兩個(gè)途徑，其一是加大測(cè)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(cè)量電流的提高幅度是有限的，zui大值在 10A 左右，根據(jù)歐姆定律： R=U / I ，在 I = 10A 的測(cè)量電流下，儀表的電阻測(cè)量分辨力要達(dá)到 0.01 μΩ，儀表的電位端電壓靈敏度必須達(dá)到 0.1 μ V , 比現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表的zui高電壓靈敏度 1 μ V 提高了 10 倍。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，本 儀表的設(shè)計(jì)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(diǎn)來說，本儀表已經(jīng)達(dá)到了 6 1/2 位高性能數(shù)字電壓表所能達(dá)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(tái)靈敏度*的光電放大器一樣，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量電流與同類儀表相同，而分辨力卻提高 10 倍的目標(biāo)。 |
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