3恒流源法测量电阻方案的实施.DOC

高精密小电阻测量方法及测量结果的不确定度评定 张雪瑞 摘 要 在高精密小电阻的测量过程中，由于接触电阻、测量线电阻及测量条件等都会对其测量结果产生不可忽视的影响，因此，选择合适的测量方法对提高测量结果的置信度尤为重要。 本文着重介绍了用恒流源和数字电压表间接测量高精密小电阻的具体方法，对其测量结果的不确定度进行了分析与评定。 关键词 高精密小电阻 接触电阻 测量方法 不确定度 置信水平 Abstract In the course of measurement of high - precision small resistor ,the influence of the contact resistor、enhancement of confidence level.This text particularly introduce the method of indirect measurement using a stable current source and a digital voltmeter.Analyze and evaluate the uncertainty of the measurement . Key word precise small resistor,contact resistor,method of measurement,uncertainty, confidence level 1 问题的提出 我们在验收一批阻值为1Ω、误差优于0.01%的精密电阻时，发现其误差均在0.02%～0.16%范围内。为保证高精密小电阻测试结果的可信度，我们利用0.01级的标准电阻，对我们的测试方法进行了验证，并对测试结果的不确定度进行了分析和评定. 2 精密小电阻测量方法探讨 为了能用测量结果说明问题，我们选用了1Ω标准电阻（0.01级）作为被测量对象，表1列出了用2000型数字多用表的二线和四线电阻测量功能测量 1Ω标准电阻的测量结果。1Ω标准电阻送上级计量单位的检定结果为0.999985Ω。表中的二线测量数据选用了偏置功能，测量时环境温度为20℃，相对湿度为42%。 从表1可以看出，二线电阻测量结果的误差≥0.1%，四线电阻测量结果的误差≥0.06%。依据二线和四线测量电阻的工作原理，对同一电阻进行测量，二线测量示值一般应大于四线测量结果。但是表1的结果正好相反。引起的原因是短路选用偏置功能时的接触电阻大于实际测量时的接触电阻。即偏置不能可靠地校正测量结果。 测量电阻的方法除了直接测量法包括数字欧姆表、数字多用表二线和四线测量，还有用比率技术的电位差计法和电桥法及恒流源法。利用我厂的现有资源我们选择了用恒流源给电阻提供恒定的工作电流，用六位半数字多用表测量被测电阻上的电压，然后用欧姆定律求出被测电阻阻值的方法（以下称恒流源法）如图1所示。此方法的优点是a)：由于是恒流源，因此连接电阻的测量线和接触电阻不影响其测量结果，它只与恒流源提供的I0和2000表测量电压的不确定度有关。b): 选择电阻的工作电流作为测量时的电流值，更接近实际的工作状态。 表1二线与四线电阻测量值比较 次数 示值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均 二线（Ω） 0.9984 0.9982 0.9983 0.9985 0.9985 0.9987 0.9986 0.9989 0.9989 0.9992 0.9986 四线（Ω） 0.9994 0.9993 0.9994 0.9996 0.9996 0.9995 0.9996 0.9994 0.9993 0.9996 0.9995 3 恒流源法测量电阻方案的实施 我们厂有扩展不确定度为9×10-6（k=2）的4800多功能校准源，但是作为我厂的最高标准，不可能用于对元件的检测，因此我们选择了经检定允许误差极限为0.4%但稳定性可达0.001%的BY2053精密直流校准源作为恒流源，电压表选择了六位半的2000型数字多用表。恒流源提供的电流选择为50mA。 图1 恒流源法测量电阻接线图 b.用2000表测量4800多功能校准源，调整4800的电流输出，使2000表电流示值尽可能接近2 ，重复测量10次，平均值对应的4800的电流输出值为，如表3所示。=50.0240 mA c.按图1连接恒流源、被测电阻和2000表。BY2053按I1设定 ，2000表在重复性条件下对电阻上的电压进行10次测量，测量结果见表4。取其平均值为1 ，1=50.0225 mV。 d.再用2000表测量4800多功能校准源的输出电压，调整4800的电压输出，使2000表电压示值尽可能接近1，重复测量10次，平均值对应的4800的电压输出值为，如表5所示。=50.022