PC36系列直流电阻测量仪

随着电子技术的飞速发展，数字式测量技术在电线电缆测试领域得到了越来越广泛的应用， 在现有的国家标准中，已经规定了可以采用电桥以外的其它电子测量仪器作为导体直流电阻的测试设备，可以预见在不远的将来，各种高性能的数字式直流电阻测量仪（数字式低阻计）将会逐步取代该领域中双臂电桥的地位，使得测量工作更加快速、准确、方便。上海远中电子仪器厂于 2004 年开始研制 PC36 系列直流电阻测量仪，作为一种电线电缆电性能试验的设备，该仪表的设计目标如下：

1.表的主要技术性能：测量范围、测量电流、准确度、灵敏度、分辨力等应全面满足国家标准 GB/T3048.2 《电线电缆电性能试验方法 第 2 部分：金属材料电阻率试验》 及 GB/T3048.4 《电线电缆电性能试验方法 第 4 部分：导体直流电阻试验》 中对电阻测试设备的各项技术要求。

2.为了方便用户操作，在仪表的附加功能中添置了 GB/T3048.2 及 GB/T3048.4 *的一些特殊功能及测量方法，如反向电流测量、倍率电流测量、热电势平衡、导线温度校正等功能。

3.仪表有几种派生型号，以适应不同规格电线电缆生产厂的需要。仪表的技术指标和功能设置以适应标准的要求为主，以满足用户的需要为主，做到既是充分的又是必要的，力争实现较高的性能价格比。

    经过一年多时间的研制、试用和改进，该仪表已正式面世 , 其间得到了上海电缆研究所与上海南洋电材有限公司的大力支持和帮助。经测试，仪表的技术性能*达到了设计目标。本文主要介绍该仪表的特点、研制工作中所克服的技术难点、仪表的主要技术性能、附加功能、基本参数以及实际使用效果。

1 主要技术性能 1.1 测量范围及分辨力 在 GB/T3048.2 5.2.1 条规定了导体电阻测量的下限值为 10 -5 Ω，这个看似简单的要求给仪表的设计带来了新的挑战， 10 -5 Ω数量级的电阻是个什么概念？截面在 172mm 2 至 1724mm 2 范围内的 1m 长的铜导线在 20 ℃ 时的电阻值就落在 10 -5 Ω数量级范围内 （ 10.0—99.9 μΩ ） ， 考虑到GB/T3048.2 中电阻率测试允许误差 0.15% 及 GB/T3048.4 中导体电阻测试允许误差 0.5% 的要求，仪表读数的有效位应不少于 4 位，（ 3 位有效读数在zui不利的情况下，zui后一位变化 1 个字的量化误差，可能造成 1% 的测量误差），这就要求仪表的zui高分辨力达到 10 -8 Ω（ 0.01 μΩ）。

综观现有的数字式低阻表 , 水平zui高的如 SB2232 型直流电阻测量仪、 ZY9858 型数字微欧计等，其zui低量程为 2 m Ω， zui高分辨力为 0.1 μΩ， 如果测量截面超过 172mm 2 1m 长的铜导线，电阻值在 100 μΩ以下， 仪表读数仅有 3 位有效数字，示值仅为该档量程的 1/20 以下，这显然是不能符合测量准确度要求的。由此可见，现有的数字式低阻表的测量范围和分辨力尚不能满足全系列电线电缆的测量要求，必须进一步提高。 PC36 系列直流电阻测量仪设置了 200 μΩ量程 , 是现有产品的十分之一 , 该量程的分辨力为 0.01 μΩ，是现有产品的十倍，当被测电阻大于或等于 10 -5 Ω时，仪表保证有 4 位以上的有效读数，可以满足 全系列电线电缆的测量要求 。

1.2 测量灵敏度 电线电缆测试人员都知道，要提高电桥测量结果的分辨力有两个途径，其一是加大测量电流，其二是提高电桥的指零装置 — 检流器的灵敏度，在数字式低阻表中情况也大致如此。由于电流加热效应以及标准电阻容许流过电流值的限制，测量电流的提高幅度是有限的，zui大值在 10A 左右，根据欧姆定律： R=U / I ，在 I = 10A 的测量电流下，仪表的电阻测量分辨力要达到 0.01 μΩ，仪表的电位端电压灵敏度必须达到 0.1 μ V , 比现有的数字式低阻表的zui高电压灵敏度 1 μ V 提高了 10 倍。为了达到这个目标，本 仪表的设计者采用技术特制了高灵敏、低噪声的纳伏放大器，其电位输入端的zui高灵敏度为 70.7nV （ 0.0707 μ V ） ，就电压灵敏度与噪声特性这一点来说，本仪表已经达到了 6 1/2 位高性能数字电压表所能达到的水平。高灵敏度放大器的作用就如同给电桥的检流器前加装了一台灵敏度*的光电放大器一样，实现了测量电流与同类仪表相同，而分辨力却提高 10 倍的目标。