Вимірювання малих значень опору за допомогою сучасних настільних мультиметрів

Універсальні цифрові вольтметри: АВМ-4306 (Aktakom), АВМ-4561 (Aktakom), АВМ-4402 (Aktakom-Iwatsu), DM3062 (Rigol), 2010/E (Keithley).

ТЕОРІЯ

1) Найбільш поширений метод підвищення точності вимірювання опору - 4-х провідна схема підключення:

Метод передбачає пропускання струму та вимірювання напруги. Однак струм протікає через один набір проводів, що підводять, в той час як напруга сприймається іншим набором провідників. Напруга вимірюється безпосередньо на резистивному елементі (RTD), а не в тій точці, де підключено джерело струму. Це означає, що опір проводів, що підводять, повністю виключається з вимірювальної схеми.

Типова чотирипровідна схема вимірювання опору допомагає виключити більшу частину випадкових і систематичних похибок

2) Режим відносних вимірів дозволяє виключити з результатів вимірів задану постійну величину (наприклад, опір з'єднаних вимірювальних щупів). Цифрові мультиметри дозволяють задати як базову величину для відносних вимірювань будь-яке поточне виміряне значення.

3) Відмінність матеріалів провідників у вимірювальному ланцюзі викликає при проходженні струму нагрівання у місцях контактів (утворюється термопара). Термо-ЕРС, що виникає при цьому, викликає похибку при вимірюванні малих опорів. Для виключення даного фактора тестовий струм відключається на половину циклу вимірювання, залишкова різниця потенціалів у цей момент характеризує величину термо-ЕРС і віднімається з результатів вимірювань.

4) Технологія вимірювань «сухою схемою» дозволяє виключити з результатів вимірювань контактного опору похибку, спричинену пробоєм плівки окислу на поверхніконтактів. Зниження тестового напруги рахунок шунта RSH в четырехпроводной схемою вимірів до величини трохи більше 20 мВ вирішує це завдання.

Методи вимірювань

1) Режим відносних вимірювань дозволяє знизити похибку 2-х провідної схеми вимірювань, проте дає похибку контактного опору при закорочуванні щупів, яка в ряді випадків (особливо при вимірюванні малих опорів) може бути порівнянною з значенням, що вимірюється.

2) Цифровий фільтр, вбудований деякі мультиметри, дозволяє бачити на дисплеї приладу більш стабільні показання, рахунок обчислення усередненого значення. У режимі ковзного середнього перераховується усереднене значення після кожного нового виміру, а режим повтору – після заповнення всіх осередків значень, що усереднюються. При великій швидкості вимірювань ця функція забезпечує більш точне визначення виміряного значення та збільшує кількість розрядів результату.

3) 4-х провідна схема наближає результат вимірів до справжнього значення на кілька порядків, що дуже суттєво при вимірах малих величин! Завдяки цьому методу, хороша точність досягається навіть при використанні бюджетних приладів.

4) За наявності різниці температур між стиками різнорідних металів генерується термоелектрорушійна сила (термо-е.д.с. або термоелектричний потенціал). Ця паразитна напруга може перевищувати рівень сигналу, здатний вимірювати мультиметр. Термоелектричні ефекти можуть бути причиною нестабільності або значного зміщення нуля, а також зміни показань приладу.

Компенсація термо-ЕРС виключає вплив контактної різниці потенціалів при з'єднанні різнорідних провідників у вимірювальному ланцюзі, за рахунок зниження нагріву, обмежуючичас перебігу тестового струму.

5) За допомогою методу «сухого ланцюга» результат вимірювань виявляється максимально наближеним до величини вимірюваного контактного опору в реальних умовах.

Прилади

1) Більшість сучасних бюджетних настільних мультиметрів передбачають режимвідносних вимірювань та4-х провідну схему вимірювань. (АВМ-4306 - AKTAKOM;АВМ-4402 - AKTAKOM-IWATSU; DM3062-Rigol)

2) Прилади вищого класу крім цього маютьнастроюваний цифровий фільтр результатів вимірювань, особливо актуальний зі збільшенням числа розрядів дисплея (АВМ-4561 - AKTAKOM).

3) Для максимальної точності вимірювань застосовується цілий комплекс різних методів та схем. Прецизійні мультиметри високого класу точності -Keithley 2010/E - з7 ½- розрядним дисплеєм дозволяють натисканням лише однієї-двох кнопок активуватицифровий фільтр, схемукомпенсації термо-ЕРС аборежим «сухого ланцюга».

Таким чином, для складних вимірювань, коли звичайні цифрові мультиметри не забезпечують необхідної точності, важливо не помилитися у пошуку вимірювального приладу та вибрати саме те, що відповідає Вашим вимірювальним завданням.

---