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优利德台式数字万用表UT805A+四线电阻测量模式


  来源: 优利德 时间:2021-07-27 编辑:清风
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今天我们来了解优利德出品的台式数字万用表UT805A+特有功能四线电阻测量模式。相信很多用户都用过万用表测量电阻,大多数万用表都是使用两线测量电阻的方法,即红黑两根表笔分别接入电阻两端引脚进行测量,而四线测量电阻是在电阻引脚两端分别接入两根导线,是一种电阻测量更为精准的方法。无论是二线还是四线测量,万用表测量电阻都是使用伏安法,给电阻两端输出恒电流,通过欧姆定律算出产生的电压,那四线电阻测量是如何实现更精准的测量呢?


1、二线测量电阻原理


二线测量电阻如图1所示,万用表输出恒电流I给电阻Rx两端,回路中还并了一个内阻很大的电压表,读取回路Rx两端的电压,所以导线既传输了电流,又传输了电压,即电流,电压同在一个回路。但是这种方法会衍生一个问题,所测的电阻其实是电阻Rx+表笔电阻R1与R2,得出的电压也并非单纯的电阻Rx两端电压。


表达式为:R=Rx+R1+R2

U=IR


图1:二线测量电阻原理图


在表笔完全接触良好的情况下,根据导线的粗细以及长度,R1+R2可以很小(一般为1mΩ~100mΩ),测量电阻R为高阻时,几乎不影响精准度,可忽略不计,但是测量小电阻(<10Ω)时,误差相对就非常大了。这时就要思考,如何测量小电阻时,避免导线电阻产生的误差呢?于是就有了四线测量电阻的方法。


2、四线测量电阻原理


四线测量电阻如图2所示,在电阻两端分别连接两根导线,万用表输出恒电流I给电阻Rx两端形成回路1,Rx两端产生的电压Ux通过另外两根导线引至万用表中的电压表形成了回路2。回路1作为电流供给,回路2作为高阻抗电压测量,与二线测量电阻不同的是,电流与电压不在同一个回路中。

回路1:

Rx与R2,R3是串联的关系。串联电路中,所有元件通过的电流都是恒流源输出的I,表达式:Ux=IRx,U2=IR2,U3=IR3;

回路2:

Rx与R1,R4也是串联的关系。串联电路中,总电压等于各个元件两端电压之和,表达式:U=Ux+U1+U4


图2:四线测量电阻原理图


精准测量电阻Rx的目标就是电压表可直接测出Ux,但是现在测出的是U。

U已经是非常接近Ux,因为在回路2中,电压表(MΩ级)的内阻是很大的,远远大于导线的电阻R1与R4 (mΩ级),导致回路2中电流非常小,对应产生的电压U1,U4也很小。

在导线完全接触良好的情况下,R2和R3对测量结果没有影响,R1和R4对测量结果有影响,但影响很小。所以四线测量电阻可以很好的消除导线内阻对测量结果的影响,对小电阻测量精度更高。


3、数据支持


使用优利德的UT805A+台式数字万用表分别对阻值不同的电阻进行二线,四线电阻测量法进行对比测试,操作如图3,4,5所示。测量的电阻有0.1Ω,1Ω,10Ω,100Ω,1kΩ,10kΩ,100kΩ,1MΩ,可看下方数据表。为了对比测试的严谨性,我们使用高精度LCR来计量标称值。




总结:从数据可看出测量100Ω以下电阻,使用四线测量电阻与计量值偏差非常小,相对二线更加接近计量值。综上所述,当测量大电阻时,二线与四线测量电阻差别不大,当测量小电阻时,四线测量结果更精确。


4、测量电阻原理探究


上文讲了测量电阻的原理是万用表输出一个恒电流,同时内部测量电阻两端的电压,那恒电流是多大呢?测出的电压怎么转换为电阻显示?下面就以UT805A+为例一探到底!


关键词:优利德 数字万用表 四线电阻测量    浏览量:6621

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