据德国科技大中国电力和通用产品市场经理饶钱介绍,电路设计将使用不同电阻值的电阻,小到mΩ、μΩ大电流分流器,大到GΩ、TΩ绝缘材料。要提高设计的可靠性,需要对这些设备进行高精度的验证和测量,但这是极具挑战性的。
饶钱分析了传统极限电阻测试中存在的问题,提出了精确测量不同电阻值极限电阻的方法和方法,包括小电阻高精度测量、超高电阻测量、材料泄漏电流或绝缘阻抗测量三部分。
他说,众所周知的电阻测量方法是使用数字万用表(根据欧姆定律),2线法更常用,但为了提高电阻的测量精度,必须转换为4线法来抵消测试导线电阻。
但事情并没有那么简单。mΩ小电阻,4线法,34465A以高精度万用表测量为例,读数为16.5mΩ,有65%的误差。有什么问题?至少1000Ω电阻档对应的测试电流只有1mA,所以压降只有500mΩ×1mA=50μV。而最小DC电压测量档为100mV,两者相差2000倍,量程误差过大,无法实现精确测试。
如何改进呢?他介绍说可以采用34420A纳伏微欧表(最小1)Ω电阻档对应测试电流1mA,最小DC电压档1mV)(注:PLC指工频时间)。
如果测量精度不够,可以使用B进一步提高2900高精度电流源-其精度与6位万用表相似,但驱动电流可达1000倍。
另外,也可以使用B2900电流源 34420A纳伏微欧表面进一步提高了测量精度。
此外,电流会导致热偏置电压和自热,不利于测量。为了消除这两种不利影响,可以使用B2961A正负电流激励消除电阻两端的热电位,或使用脉冲电流减少自热。
不同注入电流对电阻测量值的影响:优化注入电流,获得最佳测试精度(5000mA下曲线最好)。
然后,有些人想知道小电阻(如大电流分流器)在大电流条件下的真实情况(以便在软件建模中进行纠正)。此时可以使用RP79APS高性能电源系统,最大单机电流800A,电流测量精度为0.电压测量精度03%.02%A用数据采集器测量电压DAQ970A DAQM901A通过模块监测温度,可以观察到不同电流和温度下的电阻值。
该测量方法还可用于测量充电头的接触阻抗变化(氧化,最终导致爆炸)。这里可以使用Bench Vue软件实现自动测试,观察小电阻相对于大电流和温度的变化,他补充说。此时,储能电站或电动汽车应用中使用的大电流传感器可以很容易地标记。
超高电阻测量,如上述GΩ或上TΩ测量电阻的挑战是测量小电流。例如,100GΩ电阻加上1V其电流仅为10pA。这种电流太小,容易受到干扰,波动较大,有时甚至偏离为负值,使电阻测量值为负。
这种绝缘电阻常用的电压档位有100个V、200V、500V和1000V。他强调:我们真的需要武装这种小电流。
首先,在测量电流时,同轴电缆或双绞线通常用于接线,以抑制干扰。但在测量这个小电流时,这样的接线远远不够——需要三同轴电缆(多一层Guard层:保安或隔离)。
即使绝缘材料填充在同轴电缆的信号线和接地线之间,其电阻值也不能无限高。如果是1GΩ如果加1000绝缘,加1000绝缘V泄漏电流为100nA。但我们要测量的是pA他解释说,等级电流会淹没真实信号。
三同轴电缆Guard层可以提供与中间信号线等电位相同的电势,防止内部信号线上的电流通过绝缘材料流向地面。这也相当于给它一个非常大的阻抗。这使得泄漏电流非常小。
然后,解决测试环境和测试工具的屏蔽问题。例如,为待测电阻添加屏蔽,并为测试工具添加屏蔽箱。防止电压线对电流线和寄生电容的干扰。
在解决了大电阻待测装置的问题后,还有一种测量绝缘材料的极限电阻。绝缘材料包括表面电阻和体电阻两种电阻。
这两种电阻的测试也是采用高阻计进行,但是需要为其定制测试夹具(大环套小环的结构)。在上下电极两端加电压测得电流,再除以距离,即得体电阻率。测表面电阻则是将电压加在下电极的外环和内环之间,这样就可以测得表面电流,进而得到表面电阻。
钽电容的漏电流也可以通过类似的测量方法测量——钽电容DC绝缘电阻需要测量,这里有漏电流存在。这时需要注意电容有充电和材料极化过程,在稳定后即可读数。