用DR-2有源模拟电阻器校准回路电阻测试仪出现问题的探讨

费国斌

(浙江乐清市质量技术监督检测院，乐清 325604)



用DR-2有源模拟电阻器校准回路电阻测试仪出现问题的探讨

费国斌

(浙江乐清市质量技术监督检测院，乐清 325604)

本文简述了回路电阻测试仪和有源模拟电阻器的工作原理，并对用DR-2型有源模拟电阻器校准某些型号回路电阻测试仪电阻示值时出现的问题进行分析，并提出了解决方法，通过实验比较验证了该方法在校准回路电阻测试仪具有实用价值。

回路电阻测试仪；有源模拟电阻器；输入电阻；分流

0 引言

回路电阻测试仪是用于测量开关控制设备的接触电阻、回路电阻的专用设备，测试电流采用国家标准GB763推荐的直流100A，可在该电流的情况下直接测得回路电阻或者接触电阻，广泛应用于电力和生产企业。目前，按JJG 1052—2009《回路电阻测试仪、直阻仪》规程，缺少覆盖回路电阻测试仪全量程的实物标准电阻器，为此，一般是用大功率直流模拟电阻器对回路电阻测试仪的电阻示值进行校准。笔者发现，用DR-2型直流模拟电阻器校准某些型号的回路电阻测试仪时，电阻测量示值误差超差；而用实物标准电阻器核查时，该回路电阻测试仪示值却是合格的，本文就出现该问题的原因和解决方法进行探讨。

1 回路电阻测试仪工作原理及分类

回路电阻测试仪主要有两类：电流自动恒流式和电流手动调节式。

1)电流自动恒流式回路电阻测试仪采用电压电流法测量原理，如图1所示，按下测量键后，恒流源输出恒定直流电流，此时，采样电路对被测电阻Rx上电压和内部电流分流器RS上电压进行采样，采样信号经放大器放大后，由A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，再经微处理器对数据进行处理和运算，最后显示屏显示电流值和电阻值，这类测试仪测得的电阻值Rx与回路电阻测试仪输出电流值无关。

图1 电流自动恒流式回路电阻测试仪原理图

图2 电流手动调节式回路电阻测试仪原理图

2)电流手动调节式回路电阻测试仪也采用电压电流法测量原理，如图2所示，按下测量键后，调节外部电位器使直流输出电流到100A，内部电流分流器RS采样测到输出电流值，由电流表显示，由于电流已定100A，电压表的显示值可以表示被测电阻值。这类回路电阻测试仪测得的电阻值Rx与回路电阻测试仪输出电流值相关。因为电压表显示值按100A的比率标定而显示电阻值，如输出电流值不是100A时，显示的电阻值不是电阻实际值，会产生较大的误差。

2 直流有源模拟电阻器工作原理

DR-2型直流有源模拟电阻器是由电流转换电路和标准电阻组合而成。其原理图如图3所示，电流转换电路将直流有源模拟电阻器电流输入端测量到的直流大电流I按比例N转换成直流小电流I1，在直流小电流回路上串联标准电阻R，标准电阻两端作为直流有源模拟电阻器的电位端，这样电位端输出的模拟电阻值为R模=I1R/I=R/N。将标准电阻R换成标准电阻箱就能得到不同的模拟电阻值。笔者使用0.1级DR-2型直流有源模拟电阻器，输入最大电流100A时，1900μΩ量程上流过的直流小电流为1mA，串联的标准电阻为10～190Ω，电位端输出电压为10～190mV，对应的模拟电阻值为100～1900μΩ。

图3 直流有源模拟电阻器原理图

用该模拟电阻器校准上海沪西电器厂生产的0.5级PCI μΩ型回路电阻测试仪时，发现其电阻示值不满足该设备技术指标，电阻值越大电阻示值偏差越大。而用0.2级大功率实物标准电阻器核查该回路电阻测试仪时，回路电阻测试仪示值均满足该设备技术指标，其测试结果见表1。

表1 使用两种不同标准器的测试结果

经测试，电流输出值100A是准确的，用数字万用表测量回路电阻测试仪电位端输入电阻只有3kΩ，而DR-2模拟电阻输出电位端的内阻在10～190Ω之间，3kΩ输入电阻对DR-2的输出电阻起到分流作用。而该回路电阻测试仪用标准实物电阻器校准时，标准实物电阻器的阻值很小，最大只有2mΩ，回路电阻测试仪3kΩ的输入电阻分流影响可忽略不计，所以，用标准实物电阻器校准时该回路电阻测试仪的电阻示值是符合技术指标的。一般情况下，回路电阻测试仪输入电阻并不要求很高，用DR-2作为标准进行校准时，需要考虑DR-2的输出电阻过高的影响。

3 解决问题方法的探讨

笔者从误差产生的原因上分析，得出了一种用DR-2校准该类回路电阻测试仪的方法。测量原理如下：假设模拟电阻标准器输出在某校准点的输出电阻为RX，用数字万用表测量得出回路电阻测试仪电位端的输入电阻RN，由于RN的分流，标准器实际输出的电压U=(RX+RN)U1/RN，U1为回路电阻测试仪电位端的分到的电压值，该公式换成电阻值时，即为R实际值=(RX+RN)R示值/RN。用DR-2校准得出回路电阻测试仪校准点的R示值，再用该公式计算每个校准点的实际值，计算得出的实际值作为校准结果。笔者用DR-2校准该回路电阻测试仪的示值、计算后的电阻示值与标准实物电阻器校准得出的示值进行比较如表2所示，表明通过该方法计算得出的电阻值与标准实物电阻器校准的示值一致，可以作为回路电阻测试仪的校准实际显示值。该种方法要求测量回路电阻测试仪电位端输入电阻RN的误差不大于±0.1%。

表2 采用计算方法修正后与实物标准电阻器校准结果的比较

4 结论

采用DR-2型直流有源模拟电阻器校准回路电阻测试仪时，由于DR-2输出电阻过高，当被校准的回路电阻测试仪输入电阻不是特别高时，需要对结果进行修正。实验证明修正后的校准结果是正确的。但是，作为通用校准标准，需要对DR-2的输出电路进行改进，例如，经高输入阻抗的电压跟随器后输出，才能从根本上消除这一误差来源。

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10.3969/j.issn.1000-0771.2015.12.16