低电阻测量十篇

2024-09-12

低电阻测量篇1

1 测量方法

恒流源四引线法测量的测量原理如图1所示

单片机控制恒流源将测量电流I加到被测电阻两端, 同时前置可变增益放大器将采集到的电压信号经过放大、调理后送到单片机内置的AD中, 由于两根电压引线与被测电阻的接点处在两根电流引线的接点之间, 因而排除了电流引线与被测电阻之间的接触电阻对测量的影响。同时前置放大器输入阻抗高, 故电压引线电阻以及与被测电阻之间的接触电阻对测量结果的影响可以忽略不计。因此, 恒流源四引线法测量低电阻具有较高的精度。

2 硬件电路设计

测量仪由恒流源电路、放大器电路、单片机电路以及电源组成。最终测量结果在NOKIA5110上显示。

2.1 前置可变增益放大器设计

这部分选用美国TI公司的PGA204芯片, 它能提供1、10、100和1000的可选增益, 可以实现电阻测量量程的自动调节。其增益受控于PGA204的A0管脚和A1管脚。该两个管脚与单片机的一般I/O管脚进行连接, 通过单片机来选择PG204A的增益。表1为A0、A1管脚上输入电平与增益的关系。

2.2 恒流源设计

恒流源电路采用美国BURR-BROWN公司的REF200来实现。该芯片内含有两个100uA的恒流源和一个镜像电流源。该芯片的精度非常高, 提供的电流精度为 (100±0.5) uA, 并且低温系数为±25ppm/摄氏度。该芯片使用简便, 只要在7管脚或8管脚上加上2.5v-40v之间的任何一个电压, 就可以在1管脚或2管脚上分别输出100uA电流。本文在8管脚上加5V电压, 从1管脚输出100uA的电流。

2.3 单片机电路

该部分采用Atmel公司生产的ATXmega32单片机, 该单片机体积小, 运算功能强, 同时内置的AD性能稳定, 位数较高。该单片机的主要功能是控制PGA204的增益, 计算电阻值并在5110上显示, 其线路连接如图3所示。

3 性能实验结果

测试条件:室温25±1°C, 供电电压12~28V, 输出电压为5V±0.1V, 通电5分钟后对不同的标准电阻进行测试。结果如表2所示

4 结论

设计的测量仪采用恒流源四线测量的方法, 减少了引线的接触电阻对测量结果的影响, 保证了测量精度;选用专用恒流源芯片, 提高了输出电流精度;配合高速率、高精度AD、可变增益放大电路, 实现了量程的自动切换, 提高了测量的精度和速度。

参考文献

[1]李岩, 姜忠山等, 高精度航空低电阻测量仪的设计研究[J]海军航空工程学院学报, 2009.24 (1) 109~111.

[2]王长明, 王慧颖等, 一种校准直流低电阻表的方法[J]计测技术2007 27 (5) .

低电阻测量篇2

胃排空是评价胃功能的重要指标之一。胃排空功能下降又可能是多种疾病的上消化道表现,或者是疾病发生前生理功能衰退的表现[3]。生理性胃排空是一个非常复杂的过程,受到多种因素,如神经调节、激素、进食量、酸碱度、食物的化学构成、食物的热值、情绪等的影响[4]。固体和液体胃排空方式不相同。通常80%的液体通过幽门后固体食物才开始排空,并形成近乎直线的胃排空曲线。液体食物入胃后在胃内均匀分布。非营养性液体排空的决定因素是其体积和重量,而营养性液体排空主要受到其中所含营养成分受体的反馈调节,这样的调节可以保证营养成分以适当的速率排至十二指肠。低热量的液体排空速度明显快于高热量的液体[5]。

现有的胃排空检测方法中,闪烁扫描法被视为金标准,但因其使用核素,不宜长时间、多次重复应用,且设备庞大,价格昂贵;超声方法能观察到胃排空或胃运动情况,但用于消化过程的长时间观察和测量要求较高的一致性和时间稳定性,在操作技术上难度较大[6]。长时间以来,人们对胃动力功能的研究落后于对胃的内、外分泌功能及胃的形态学的研究。其中一个很重要的原因就是缺乏方便、有效的胃动力学检查方法或手段[7]。

本文建立一种生物电阻抗胃排空测量新方法,并研制了4电极法电阻抗胃排空测量系统。采用生物电阻抗方法检测胃排空曲线,测量半排空时间[6,8]。从影响胃内环境很小的液体胃排空,特别是纯水排空入手,探讨阻抗方法的有效性、稳定性和方便性。

1 电阻抗胃排空测量方法与系统

图1为作者研制的阻抗胃排空检测系统的工作原理图。采用置于受试者上腹体表的4只电极采集胃活动的阻抗信息(如图2)。一对激励电极置于胃体表投影区两端,另一对信号测量电极置于两激励电极之间的适当位置。测量系统由正弦信号发生器、恒流源、信号分离单元、前置放大器、解调滤波电路、数据采集单元和上位PC机构成。恒流源提供一50 k Hz、2 m A测量电流经激励电极进入人体;由测量电极获取的阻抗信号经前置放大,解调滤波后送入数据采集系统(Adu C834,AD公司)进行A/D转换及数字化处理;然后由上位PC机完成胃排空曲线测量和半排空时间计算并生成检测报告输出。

生物电阻抗技术是一种利用生物组织及器官的电特性提取人体生理与病理信息的无创检测技术。人体组织与器官具有独特的电特性,组织与器官的状态或功能变化将伴随相应的电特性改变。反映组织与器官电特性的生物阻抗及其变化信息与人体一定的生理及病理状况相对应。阻抗技术具有无创伤、功能信息丰富和价格低廉,操作简便等优点。胃排空或胃收缩、蠕动时,胃的容积、形态及其内容物组成情况的改变较大,其电特性变化很明显,变化规律与胃动力学状况相对应,相关性强,因此胃是比较容易提取阻抗信息的器官之一[6,9~10]。

胃运动的生理节律约为3次/min(约0.05 Hz),属于超低频信号,传统的滤波、隔直放大方法会导致失真。本测量系统采用24位A/D变换(Adu C834)的数据采集方案,全通路直流耦合模式,以保证完整的胃运动信息获取。Adu C834采集的阻抗胃动力信号,采样频率为5 Hz,经RS232标准串口进入计算机,由本研究的专用软件进行胃排空曲线测量和半排空时间计算,并输出检测报告。

2 液体胃排空实验

胃排空是一个非常复杂的过程,容易受到多种因素影响,而且有些因素还会影响胃内电阻抗特性。为了探讨阻抗方法的有效性,作为胃排空研究的第一步,首先进行了对胃内环境影响很小,排空时间较短[10]的纯净水液体排空检测实验,以研究胃阻抗变化与胃容积的关系,获取阻抗排空曲线。

受试者为2 4例健康成人(学生),空腹8小时(都选在上午9点左右进行)后,平静呼吸坐于有靠背和扶手的牢固木椅中。试餐为纯净水(电导率σ<=0.2 m Scm-1),水温37℃。饮水前采集胃基础阻抗信号10 min,饮用400 ml纯净水后,再连续采集胃阻抗信号30 min以上。

24例健康学生典型的阻抗法胃排空检测实验结果如图3所示。

3 半排空时间测量

图3为未经任何处理的原始阻抗胃排空曲线,图中的较高频的毛刺状变化是频率为2cpm-4cpm的胃蠕动信息。把该信号展开并应用小波变换等信号处理技术,可以提取到清晰的对应于胃蠕动节律的胃动力信息,从而可对胃蠕动功能进行分析和评价。由图3所示的结果可以看出,饮水前受试者为空腹,胃内环境没有明显变化,其相应的阻抗信号为一段平直的较高频率的胃蠕动曲线(2cpm-4cpm)。受试者饮水后,胃内迅速充盈,阻抗急剧升高,阻抗值顶点对应于饮水完毕,胃充盈其容积达到最大值,检测电极之间的电阻抗达到峰值的时刻。随后是排空过程,开始段为快速排出相,呈现出一条下降速度较快的直线;经过一段时间(大约10min)后,进入排空过程的慢变相,由于胃内液体容积和重量的减小,排空速度降低,呈现出阻抗排空曲线下降趋势的减缓;最后趋近饮水前的基础值。

由于完整的胃排空时间较长,而且排空时间的终点往往难以确定,临床上通常以半排空时间(GET/2)进行胃排空功能的量度。本研究中,虽然电导率小的纯净水对胃内环境影响很小,但是胃液分泌是一个不间断的过程,在排空末期胃液的分泌会或多或少影响胃内液体的电导率,从而影响排空期末阻抗值的确定。因此定义阻抗从排空初值,即阻抗峰值,下降到该值与饮水前的基础阻抗值之差一半时的时间为半排空时间。测量方法如图4所示。以饮水后达到的阻抗峰值点为排空时间的起点,其半排空时间点由快速排出相切线A和排空终值切线B综合确定的直线C决定。本研究24例健康学生实验样本的半排空时间均值是8.78 min,方差为1.76。

4 不同电导率试餐对液体胃排空的影响

为了研究不同电导率试餐液对液体胃排空的影响,进行了以葡萄糖和不同浓度生理盐水为试餐的排空实验研究。

5%葡萄糖溶液的试验结果表现出与图3所示的饮用纯净水时相似的排空规律。由于5%葡萄糖溶液的电导率很低,属于非导电溶液,其排空规律与饮用纯净水时相似是合理的。

盐溶液为导电性溶液,其电导率随含盐量的增加而提高。分别选用浓度为0.9%、0.45%、0.025%的盐溶液进行排空实验,结果如图5所示。与饮用纯净水时的情况相反,盐溶液饮入后其阻抗立刻下降,然后随排空过程回升。对应于不同浓度的盐溶液(电导率不同),阻抗值下降的幅度不同,盐溶液浓度越高,即电导率高,导电性好,其阻抗值下降的幅度越大。考虑到盐溶液对胃体,胃壁的刺激性较大,排空过程中对胃液分泌的影响以及对排空后期阻抗值的影响也可能很大。因此,建议在采用阻抗法研究液体胃排空时应该选用电导率相对较低、刺激小、无营养的试餐液进行胃排空检测。

5 讨论

采用无损伤阻抗技术实现了纯净水胃排空曲线的测量,典型的阻抗法胃排空实验结果(图3)表现了完整的纯净水排空过程。前10 min的水平曲线表示受试者空腹8小时后胃内的基础阻抗是稳定的;饮用400 m纯净水后,胃容积发生改变,胃阻抗立刻升高,胃排空也随即开始进行;随着400 ml纯净水的排空,胃容积逐渐缩小;约20 min后,饮入的400 ml纯净水已基本被排空,胃容积缩小,恢复至饮水前状态,相应的阻抗值也逐步恢复到饮水前的基础阻抗水平。

图3也表明了饮水前的基础阻抗和饮水排空后的基础阻抗之间存在差异,其原因可能是饮水入胃和由此引起的胃酸分泌使胃电导率发生了变化[11]。

郭宝生等采用二维超声成像对35例正常人进行了胃窦面积法的胃排空检测[12],受试者饮用纯净水600 ml,平均半排空时间24.8 min±5.2 min,就数据的均值与方差的比较看来,与本实验具有可比性,但是由于其饮用的液体容积差异太大,半排空数据不便比较。在超声检测技术中,液体体积的测量采用了估算方法。在排空后期,由于容积变小,其估算精度变差。

如果胃内分泌不改变,阻抗法测量结果直接对应于胃内容积的改变,因此胃内容积变化的评价效果会更好,这也是选用纯净水作阻抗法排空测量试餐液的原因之一。

图3和图5中阻抗排空曲线上的毛刺状较高频成分包含了胃蠕动信息。作者采用了小波多分辨分解的方法,已成功地提取到了清晰的频率为2cpm-4cpm的胃蠕动信号。通过该信号,可分析蠕动节律,研究胃动力在餐前后的改变,从而评价胃动力功能。相比之下,现有的其他胃排空检测技术不具备实时检测胃蠕动和收缩功能的能力。这也是阻抗法较之传统胃排空检测方法的突出优势。

鉴于长期以来缺乏方便、有效的胃动力学检查方法或手段,人们对胃动力功能的研究落后于对胃的内、外分泌功能及胃的形态学的研究。现有的胃排空检测方法均存在一定问题,如闪烁扫描法因其使用核素,不宜长时间、多次重复应用,且设备庞大,价格昂贵;超声方法在操作技术上难度较大。采用阻抗技术测量胃排空具有无创伤、功能信息丰富和价格低廉,操作简便等优点。胃排空或胃收缩、蠕动时,其电特性变化很明显,变化规律与胃动力学状况相对应,相关性强。阻抗法液体胃排空检测技术可望为胃排空和胃动力检测提供一种方便、有效的无创检查方法或手段,具有良好的应用前景。

参考文献

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[11]Giouvanoudi A,Amaee WB,Sutton JA,et al.Physiological interpretation of electrical impedance epigastrography measurements[J].Physiol Meas2003,24:45-55

低电阻测量篇3

关键词低电阻；伏安法；实验；误差

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）18-0129-03

1 引言

通常将10 Ω以下的电阻称为低电阻，低电阻测量在电磁测量技术中应用广泛。在物理实验和生产实践中也常会对某些低电阻进行测量。电阻测量常采用伏安法和电桥法，二者主要适用中值电阻的测量，对低值电阻测量会导致较高的系统误差。当不能避免电表内阻对测量阻值的影响时，人们设计了补偿法来测量低电阻的阻值以减小伏安法时系统误差的影响，如电压补偿法、电流补偿法等[1-2]。伏安法应用到电桥电路则可广泛用来测量较低阻值的电阻，如单臂电桥法（惠更斯电桥）[3]、双臂电桥法（开尔文电桥）[4]，

其中双臂电桥以其测量精度高、误差低而被广泛使用。本文对原伏安法测电阻的电路进行适当改进，对0～10 Ω内的低电阻测量取得较精确的效果。

2 伏安法电路误差分析

原伏安法在测量中值电阻的阻值时较容易，但由于电路接触电阻和导线电阻的影响，在测量低电阻Rx时会导致较大的系统误差。图1（a）为伏安法测电阻的一般电路图，如将Rx两端的接触电阻、导线电阻等效为r1、r2、r3和r4时，则其等效电路如图1（b）所示。

一般电压表的内阻极大，串接的r1和r4阻值极小，对测量影响可忽略。r2和r3与Rx串接使被测低电阻变为（r2+Rx+r3）。当Rx较低，（r2+r3）之值不能忽略甚至接近或超过Rx时，其所造成的串接分压必然给Rx的真实电压带来极大的干扰，致使测量不准确，系统误差不能忽略。

3 改进原理及方法

为了克服由于电表内阻存在但大小未知而导致的实验测量结果误差，对原伏安法电路测试较低电阻时存在问题进行改进，设计一个简单易行、操作方便的实验电路如图2所示。该电路另增加一个已知可调电阻Ri与待测电阻Rx串接，通过相关实验测试表明，该改进能减小因电表内阻引起的方法误差。

如图2示，当S合至A时，即为通常的伏安法测电阻图，调节滑动变阻器R0测出电压表、电流表读数U、I1；当S合至B时，调节R0和Ri使电压表示数不变，测出电流表读数I2。因电压表两次的示数相同，由IU=U/Rv可知，流过电压表的电流IU相等（Rv为电压表内阻）。

当S合至A时有：

当S合至B时有：

对（1）（2）整理得：

这是关于Rx的一元二次方程，则可计算出待测电阻的阻值为：

实验时，已知可调电阻Ri用等级为0.1级的可调标准电阻箱代替，滑动变阻器R0的阻值范围为0～200 Ω。因待测电阻Rx的阻值较低，实验用连接导线粗一点儿，接头处焊接紧固。实验用电流表为JO407型，内阻rA=0.025 Ω，测量直流范围为0～3 A；电压表为JO408型，内阻rV=12 kΩ，

测量电压范围为0～15 V；电源为SS1710型直流稳压电源，标称电压在0～15 V之间连续可调；待测电阻Rx选用可调阻值为0～9.9 Ω的直流十进电阻箱。

4 测量结果及分析

实验用较低待测电阻Rx的阻值为5 Ω，远小于滑动变阻器最大阻值和电压表内阻，故滑动变阻器采用限流式接法，电流表采用外接法，如图2所示。实验时，分别将开关S掷于A、B，则此时可调电阻Ri（电阻箱读数）分别为0和某一数值，并调节滑动变阻器R0使电压表读数U不变，记录下各自的电流表读数I1、I2，最后根据公式（3）计算出待测电阻Rx阻值。

表1为待测电阻为5 Ω、电压表读数分别恒定为3 V和5 V时，每改变一组可调电阻Ri的值，测出的电流值和相应Rx的计算值。通常，物理实验数据中的粗大误差可采用格罗布斯准则来判定[5]，该准则可剔除不良实验数据。利用格罗布斯准则对表1中的实验数据进行判定，发现无不良数据，表明数据及其计算结果是可靠的。

由表1可知，待测电阻Rx约5 Ω的实验测试均值为5.093 Ω，相对误差为1.9%，标准差为0.141 Ω。表1中，当电压表读数U恒为3 V时，Rx的测试均值为5.006 Ω，相对误差为0.1%；当电压表读数U恒为5 V时，Rx的测试均值为5.179 Ω，相对误差为3.6%。

可见，利用改进的伏安法测较低电阻，可以获得相对误差和标准差均较理想的测量结果。当待测电阻两端电压不同时，同一待测电阻在同一电路中的电阻测量值略有偏差，且偏差随着待测电阻两端电压增大而增大。这是由于电压较高时所产生的热效应增大，对测试结果的影响也随之增强。在实验过程中，电流表、电压表的指针偏转较小时，会造成对其测量读数的不精准而导致测量误差增大，如换用量程较大的毫安表、毫伏表或数显表，可以获得较精确的电流、电压测试值，从而降低因读数不准而带来的误差。另外，使用更精密的实验器材，探索更精确的实验方法，还可以测试出更低的电阻元件阻值，如利用差动放大器、数字示波器、恒流源等能够测试出更低的电阻值[6-7]。

5 结论

通过改进伏安法的电路来测量较低电阻的阻值，获得了较精确的测试结果。该方法设计合理、使用仪器少、操作简单，可以减小测试低电阻时的误差，能激发学生的实验设计与探究思维。

参考文献

[1]顾焕国，陈昭喜，欧汉彬.补偿法测电阻实验设计[J].大学物理实验，2007，20（2）：47-48.

[2]敬晓丹，李义.伏安法与补偿法测电阻的实验研究[J].大学物理实验，2014，27（3）：47-49.

[3]王天会.用单臂电桥测量低电阻[J].科教文汇旬刊，2010（12）：105-106.

[4]王佑明，张志利，龙勇.直流双臂电桥测量低电阻的误差分析[J].电子测量技术，2007，30（1）：154-156.

[5]董海鹏，花春飞.在大学物理实验中应用格罗布斯准则判定粗大误差[J].牡丹江大学学报，2011，20（3）：128-129.

[6]李金田，王玉平.用差动放大器测量低电阻[J].大学物理实验，2006，19（1）：28-31.

电阻测量案例篇4

一、教材分析

1.教材的地位和作用

本单元是闭合电路欧姆定律的运用，既具有联系实际的意义，又能培养学生动手操作能力和分析能力。本单元的内容是本章知识的总结，教学中应当让学生有足够的运用知识分析和解决问题的机会。

学生在初中做过“用电流表、电压表测电阻”的实验，现在，再做“伏安法测电阻”，当然不能仅仅是操作的重复，要考虑电压表和电流表本身电阻给测量结果带来的误差。

2.教学目标

⑴知识目标：能说出伏安法测电阻的原理；理解伏安法测电阻的误差来源；会用伏安法测定给定电阻器的阻值。

⑵能力目标：进一步培养学生动手操作能力和分析能力。

3.教学重点、难点：伏安法测电阻的误差分析。

二、学生现状分析：

学生在初中阶段已学习了“用电流表、电压表测电阻”的实验，对本节课的学习提供了一定方便。

三、教学方法：

利用引导、启发、讨论、实验、分析、总结等综合教学方法，学生活动约占课时的1/2，课堂气氛比较活跃。

本节课的教学设计注意教师为主导、学生为主体的教学思想，培养了学生的探索精神，让学生参与课堂教学讨论、误差分析、实验设计、动手实验等，有利于调动学生的积极性，在培养学生能力方面做了有益尝试。作为物理课，应体现以实验为主，从实验结果入手进行误差分析及电路的选择、思考与讨论，从而加深了对伏安法测电阻原理的理解。

四、教学媒体：

⑴投影仪和投影片；

⑵学生分组实验器材：安培表、伏特表、滑动变阻器、干电池若干、电阻、电键、导线若干。

五、教学过程：

(一)新课引入：通过复习、提问引入新课

电阻器是组成电路的主要元件，在各种电路中都要用到它，通常要知道其阻值的大小，那么，怎样才能知道其电阻的大小呢？(测量)

(二)新课教学：

1.通过复习、提问，引导学生自己总结出测电阻的方法、原理、所需器材，并设计出电路图。

问题1：利用什么方法可以测量电阻？

问题2：伏安法测电阻的原理？(个别提问)

问题3：需要什么器材；各器材有何作用？(个别提问)

问题4：请设计出一个电路图（学生练习，请两位学生在黑板上把图画出来）

2.电流表外接法及内接法的误差分析。

问题1：两种电路有何差别？(学生比较、回答)

问题2：两种方法测量电阻都存在误差(学生分组实验)

问题3：伏安法测电阻的误差分析

（引导学生分析得出：由于电压表的分流作用，电流表测出的电流比通过电阻R的电流要大一些，所以采用电流表外接法测电阻计算出的电阻要比真实值小些；由于电流表的分压，电压表测出的电压比电阻R的两端的电压要大一些，故采用内接法所测电阻比真实值大一些。）

3.测量电路的正确选择。

在外接法中，由于R测= RRV/(R+RV)=R/(1+R/RV)，可以知道，RV>>R时，R/RV→0，R测≈R；

在内接法中，由R测＝R＋RA，可知，当R>>RA时，R测＝R。

（引导学生得出结论：要测量一个电阻，先得估计或粗测一下电阻的阻值，若Rx>>RA，可选内接法；若R<< RV，采用电流表外接法。

(三)反馈练习：

[例1]已知电流表的内阻约为0.1欧姆，电压表内阻为10千欧，若待测电阻约为5欧，应采用何种测量方法。

[例2]用伏安法测定一个电阻，阻值约为10欧，额定功率为2瓦，可供选用的仪器设备有：

电源共有三种：干电池1节，其电动势为1.5V

蓄电池1组，其电动势为6.0V

直流稳压电源1个，输出电压10V

直流电压表共两只：V1量程0－10V，内阻10千欧

V2量程0－30V，内阻30千欧

直流电流表共两只：A1量程0－0.60A，内阻0.5欧

A2量程0－3.0A，内阻0.1欧

滑动变阻器一个：0－10欧

开关、导线等。

要求：选取规格合适的仪表器件，组成正确的电路，并画出电路图。

(四)布置作业：练习十：⑴、⑵

板书

十二、电阻的测量

1.方法：伏安法

2.原理：R＝U/I

3.伏安法测电阻的误差分析

⑴电流表外接法：电压真实值，电流偏大

据R＝U/I，测量值小于真实值

⑵电流表内接法：电流真实值，电压偏大

据R＝U/I，测量值大于真实值

4.测量电路的正确选择：

当R>>RA，采用内接法。

用排除法测量杆塔接地电阻篇5

1 接地装置简介

接地装置。它是接地体和接地引下线的总称。接地体指埋入地中并直接与大地接触的金属导体, 对杆塔接地体来说是指埋入地下的圆钢、角钢等金属构件。接地引下线是指使引雷设备 (避雷线、避雷针等) 与接地体相连的部分, 对杆塔来说主要有独立接地引下线、钢筋混凝土电杆 (非预应力) 的钢筋、铁塔钢材等。

接地电阻。传统方法测量接地电阻 (用ZC-8型接地电阻测量仪) 测出的仅是接地体的接地电阻。而雷电流是从杆塔顶部经过接地引下线泄入大地的, 从导泄雷电流的角度讲应考虑整个泄流通道的电阻, 而不仅是接地体的接地电阻。而且接地体和接地引下线及避雷线, 要通过螺栓连接、焊接等方法连接, 它们之间又存在接触电阻。所以, 接地电阻应是接地体电阻、接地引下线电阻和接触电阻的总和。

2 通常的测量方法

使用ZC-8型接地电阻测量仪测量接地电阻。该测量方法的优点是操作简单, 对接地体的接地电阻测量准确。但此方法只能测量接地体的接地电阻, 而且测量时需拆开接地引下线方能测量, 还要展放数十米的导线, 工作量大, 效率低, 尤其是在山区, 平均每人每天只能测5～6基杆塔。

使用CA6411型接地电阻测量仪测量接地电阻。该测量方法的优点是在接地系统接触良好的情况下, 能正确测量出整个泄流通道的接地电阻, 且使用方法简单, 省时省力, 效率高, 平均每人每天可以测15基杆塔。缺点是当接地系统生锈、接触不良时, 测量结果误差较大;由于测量的是整个泄流通道的接地电阻, 不能判断超标电阻值产生的位置。

3 综合应用两种接地电阻测量仪的排除法测量方法

单独使用ZC-8型接地电阻测量仪和CA6411型接地电阻测量仪存在一定缺点, 可以把二者结合起来, 发挥各自的优点, 为此提出了排除法测量。

首先用CA6411型接地电阻测量仪测量, 如果接地电阻合格, 则进行下一基杆塔的测量。如果测量结果不合格, 再用ZC-8型接地电阻测量仪测量杆塔接地体的接地电阻。如果合格, 则说明电阻不合格的位置在接地引下线及其连接部位。如果使用ZC-8型接地电阻测量仪测量结果也不合格, 则首先进行接地体部分的处理, 直至阻值合格。再使用CA6411型接地电阻测量仪测量, 如合格, 则进行下一基测量;不合格, 则说明接地引下线部分还存在产生大电阻值的地方, 进行检查处理, 直至合格。

导体直流电阻测量不确定度分析篇6

电线电缆导体的作用是传输电流, 导体电流的损耗主要由导体材料的电导系数来决定, 为了减小导体电流的损耗, 普遍采用具有高导电系数的铜或铝制成。两种材料的电导性能必须通过测试电性能来判断, 可采用直流电阻测试、交流电阻测试两种方法。本文主要参照国家标准GB/T 3956-2008《电缆的导体》和GB/T3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法第4部分:导体直流电阻试验》采用直流数字电阻测试仪根据双臂电桥的原理对导体直流电阻进行测量, 为了能够评定测量值的可靠性, 特别是对于实验室或其它特殊测量要求情况下, 有必要对测量结果的正确性或准确度予以说明。测量不确定度是说明测量水平的极其重要的指标, 在实际测试中依据GB/T3048.4-2007标准要求对导体直流电阻进行测量, JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求对测试中涉及的方法、仪器设备、环境等影响因素进行了分类, 并对测试结果的不确定度进行评定和表述。

2 直流电阻测量不确定度分析

2.1 试验室测试环境要求

GB/T3048.4—2007中规定:型式试验时测量应在环境温度为15~25℃和空气湿度不大于85%的室内进行, 在试样放置和试验过程中温度的变化应不超过±1℃。温度计最小刻度为0.1℃, 温度计应距地面≥1m, 距墙面≥10cm, 距试样≤1m, 且两者应大致在同一高度, 并避免受热辐射和对流的影响。由于目前的测试技术, 只能用环境温度代替导体温度, 但在测试过程中由于环境温度一直处于变化波动之中, 测试温度的取值是本文讨论的一个要素。

2.2 试验样品及试验仪器

试验中采用SB2230直流数字电阻测试仪, 所选样品为60277 IEC 01 (BV) 2.5mm2聚氯乙烯绝缘电线。

2.3 试验方法

测试方法采用传统的双臂电桥测电阻的方法, 测试原理如图1所示。测试条件为:环境温度21.6℃, 湿度62%。

3 导体电阻测量不确定度的评定

3.1 建立数学模型

导体测量不确定度评定的数学模型可以根据电阻计算公式:

式中:t为测量时的环境温度, ℃;R20为20℃时每千米长度的电阻值, Ω/km;Rt为测t (℃) 时, 长度为L (m) 电缆的导体电阻, Ω;L为电缆试样的试验长度, m。

3.2 导体直流电阻R20不确定度的评定

由式 (1) 可以看出直流电阻测量不确定度的影响因素, 因此对各个影响量进行不确定度分析。

3.2.1 分量t测量时的环境温度不确定度的分析

通过水银温度计可得知环境温度t=21.6℃, 准确度等级为0.4级, 故温度变化半宽为0.4℃。

3.2.2 分量L试样长度测量不确定度分析

电线试样直接安装于电阻夹具, 电阻夹具标定的两电位夹具内侧距离为L=999.3mm, 从电阻夹具长度计量报告可以看出, 夹具的扩展不确定度为u1=0.32mm, K=2, 由此可以计算u (L) 1=0.16mm, 但实际测量过程中, 被测样品长度不完全校直, 试样长度一般要大于夹口标准距离999.3mm。通过试验验证, 一根校直的BV线, 在一段固定, 另一端松动0.5mm的距离时, 这种松动用肉眼可以较为明显的识别出, 因此按这种经验保守取法是试样长度带来的不确定度u (L) 2=0.5mm。

综上所述, 夹具和试样本身带来的长度不确定度u (L) 的计算:

3.2.3 直流电桥不确定度

双臂电桥最大允许误差0.000002Ω。

各温度下电桥5次测得测量长度电缆电阻值见表1, 其平均值为

重复性试验产生的不确定度:

电桥测量的合成标准不确定度:

3.3 各分量不确定度合成

依据以上计算L、t、Rt的相关系数为:

因Rt、t和L彼此独立故R20的合成方差为:

在接近矩形分布条件下, 取置信概率近似为95%, K=2, 则扩展不确定度为:

因此, 可以通过以下计算并作为测量报告的最终结果:

故, 可以认为本次试验也验证了该测量系统是满足标准规定的形式试验不大于0.5%测量误差的要求。

3结论

综上所述, 本次测量对三个分量的不确定度的分析, 反应出对试验的校直是很关键的, 特别是对于大截面的绞合导体, 试验长度误差可能超过0.5mm。因此测量结果与真实值之间的偏差能达到0.5%, 所以在测量的过程中对被测导线要校直, 须经常对夹口距离进行校正, 尽量减小误差。用不确定度对测量结果及其质量进行评定、表示和比较, 是不同学科之间交流的需要, 也是测量技术发展的需要。

摘要：不确定度就是表征被测量的真值所处的量值范围的评定。它是对测量结果受测量误差影响不确定程度的科学描述。同规格同型号导体直流电阻的大小直接决定导体导电性能的强弱。建立了导体直流电阻测量不确定度的数学评价模型, 结合测量结果给出合成不确定度, 并对影响其测量不确定度的分量进行了简单的分析, 得出导体直流电阻的合成不确定度。

关键词：直流电阻,不确定度,双臂电桥,误差,测量

参考文献

[1]GB/T 3048.4?2007, 电线电缆电性能试验方法第4部分:导体直流电阻试验[S].

[2]JJF1059-1999, 测量不确定度评定与表示[S].

浅谈接地电阻的计算和测量方法篇7

1、接地电阻的计算

接地参数的计算对变电站接地网的设计起着非常重要的作用, 而接地电阻值作为接地系统的重要技术指标, 是确认接地系统是否有效、安全与否的重要参数, 受到了很多学者的关注。目前, 在实际工程中对接地网接地电阻的计算, 主要依据是电力部颁布的《规程》。除了其中所推荐的标准计算公式外, 近年来还在其基础上发展起来了很多改进式, 经过验证, 对于结构简单的地网, 这些公式的计算结果是可以满足计算精度, 令人满意的。但是对一些不规则复杂地网来说, 这些公式的计算结果又往往会表现出较大的误差。

随着计算机技术的飞速发展, 各种数值计算方法逐渐应用到接地电阻的计算中来。目前, 使用较广泛的最新方法主要有复镜像法[1]、矩阵变换法[2]、边界元法等。特别指出, 基于复镜像法得到的接地电阻新的计算方法, 不仅大大减少了计算量, 而且在很多实例中证明其计算结果较为精确。

2、数值计算基础

设有一恒定电流I流入埋设在电阻率为ρ的均匀土壤中的电极, 根据稳定电流场理论, 应用格林函数的原理, 以无限远处为参考点, 得到电极泄流电流在任意点P产生的电位为:

经过地网流入土壤的总泄流电流等于接地极的注入电流I:

忽略导体上的电压降, 则得到边界条件

由边界条件 (3) , 令电极电位为ϕ0, 这样就可以得到n个方程, 其矩阵表达式为:

根据接地电阻的定义, 接地电阻是由地网电位升与地网总泄漏电流相除而得到的, 即:R=ϕ0/I。

3、算法的实现

4、接地电阻的测量及降阻

除了在前面所讨论的接地电阻值的计算之外, 准确测量接地电阻值的重要性现在受到越来越广泛的重视, 而接地电阻的测量与其它许多对象的测量具有很大的不同, 合理地设置电流极和电压极是接地电阻测量的关键。为了适应各种测量要求, 同时还要提高其准确性, 目前常用的接地电阻测量方法有三极法, 以及在此基础上提出的四极法、变频测量法、异频测量法、多电极布置法等。

三极法适应于各种接地电阻的测量, 运用三极法测量接地电阻在一定条件下其测量精度是可以满足的;但由于实际情况的错综复杂性, 例如土壤电阻率的各向异性、工频干扰以及电位极和电流极引线间的互感等, 都有可能影响测量的准确性, 从而造成不同程度的误差。四极法从消除电流、电压引线间互感影响的角度来看, 是一种比较理想的方法, 能有效地消除这类影响, 从而得到较准确的接地电阻值。但是在应用中也存在一些问题, 例如测量时间有可能会受到线路停电时间的限制等。变频测量法由于是使用变频电源, 故地网干扰经过选频滤波被消除, 从而测量结果不受系统电源的影响, 测量接地电阻不会因地网运行与否或干扰信号是否存在而受到影响。

目前, 在选择接地电阻测量方法时, 已力求综合考虑各个方面可能出现的干扰因素, 从而采取足够的措施以减少各个环节的误差, 希望获得较准确的测量结果。

随着接地电阻值越来越被关注, 不仅仅其测量方法得到很多提高, 而且降阻方法也得到很多改善。过去, 降低地网接地电阻的方法有增大地网面积、增加水平接地体等, 而这些无外乎也就是通过采取改变地网结构形式的方法。这是由于人们认为地网所在地域土壤性质很难大范围改变。而如今, 这种观念得到很大的改善, 所采取的方法有效性也有所提高, 例如增大地网面积、增设水平接地体、加装垂直接地体、深埋接地网、局部改善接地网周围的土壤电阻率。

5、结语

综上所述, 随着接地技术的日益发展、接地理论不断得到完善, 由其对于接地网接地电阻值, 无论是计算还是测量方法[4]上都取得了一定的成果, 但仍有其局限性: (1) 对不规则的大型复杂地网而言, 现有的接地电阻计算方法在计算时仍面临着许多困难, 计算精度仍与实际要求有较大差距。而其计算软件实用性方面也存在不同程度的问题。 (2) 接地电阻的各种测量方法仍不能完全排除外界多方面因素的影响。

摘要：为了均匀地表面的电位分布, 进一步降低接地参数值, 更好地保障人身和设备的安全, 接地系统的优化设计是必然的方向。本文对对目前使用较广泛的接地电阻值的计算及测量等诸方法进行了归纳、总结。

关键词：接地系统,接地电阻,计算,测量

参考文献

[1]李中新, 袁建生, 张丽萍.变电站接地网模拟计算[J].中国电机工程学报, 1999, 19 (5) :76.

[2]陈强, 蒋豪贤, 何志伟.直接矩阵变换法求解变电站地网的接地电阻[J].华南理工大学学报 (自然科学版) , 1997, 25 (4) :92.

[3]谭享波, 彭敏放, 俞东江.两层土壤中变电站接地网的精确计算.现代电力, 2003, 20 (5) :44-45.

浅谈接地电阻测量仪的使用与维护篇8

关键词接地电阻测量探测针

中图分类号：U224.2+5 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）08-0019-02

电气接地一般可分为两大类：工作接地和保护接地。工作接地是指为了保证电气设备在系统正常运行和发生事故情况下能可靠工作而进行的接地。保护接地是指为了保证人身和设备安全，将电器设备在正常运行中不带电的金属部分可靠接地，这样可防止电气设备绝缘损坏或其他原因使外壳等金属部分带电时发生人身触电事故。无论哪一种接地，接地必须良好，接地电阻必须满足规定要求，否则就不能安全可靠地起到接地作用。测量接地电阻的方法很多，目前最普遍的是用接地电阻测量仪测量。下面介绍接地电阻测量仪测量接地电阻的方法和注意事项。

一、基本结构结构及附件

接地电阻测量仪也称接地电阻表，俗称接地摇表，主要用于直接测量各种接地装置的接地电阻。按结构和工作原理的不同可分为机电式和数字式两大类。

（1）机电式接地电阻表是根据电位计原理设计的，由手摇发电机、整流放大器、电位器（即滑线电阻）、电流互感器及检流计构成。

（2）数字式接地电阻表是在机电式接地表的基础上，将手摇发电机用逆变器替代，测量结果以数字显示，内部电路相应进行数字化得到的。

（3）接地电阻测量仪的附件：接地探测针两支，其中一支为电位探测针，另一支为电流探测针；测试导线三根，其中5m长一根用于接地极，20m长一根用于电位探测针接线，40m长一根用于电流探测针接线。

二、具体操作步骤

数字式接地电阻表的使用方法与机电式接地电阻表相似，这里仅介绍机电式接地电阻表的操作步骤。

1.测量前的准备工作

（1）拆开接地线与接地体的连接点。用砂纸除去接地极上的锈迹和污物。

（2）对拆开的接地线断开处装设临时接地线。

（3）测试前检查。使用前仔细阅读使用说明书，仪表应在使用有效期内，检查附件齐全完好，测试导线导电性良好，测试导线之间绝缘良好。

（6）刚下雨后不要测量接地电阻，因为这时所测得数值不是平时的接地电阻值。

四、日常维护事项

（1）在搬运和使用仪表时，要轻拿轻放，防止振动和撞击，以免损坏，影响测量的准确度。

（2）每次使用完后，用细软干布擦拭干净，要经常保持清洁。

（3）测量仪不用时，置于干燥的箱柜内，不能放在潮湿污秽的地方以及含有酸碱等腐蚀性气体的环境中，以免内部线路和零件受潮、霉断和腐蚀。要定期检查和校验，以保证测量的准确性。

（4）测量仪的附件，要保证完整无缺。

（责任编辑曾卉）endprint

摘要电气设备的接地必须良好，接地电阻必须满足规定要求，否则就不能安全可靠地起到接地作用。测量接地电阻的方法很多，目前最普遍的是用接地电阻测量仪测量。慢慢转动接地电阻测量仪发电机的手柄，同时旋动“测量标度盘”，使检流计的指针指向中心红线。当指针完全平衡在红线上以后，用“测量标度盘”的读数乘以倍率标度，即为所测得接地电阻值。

关键词接地电阻测量探测针

中图分类号：U224.2+5 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）08-0019-02

一、基本结构结构及附件

（1）机电式接地电阻表是根据电位计原理设计的，由手摇发电机、整流放大器、电位器（即滑线电阻）、电流互感器及检流计构成。

（2）数字式接地电阻表是在机电式接地表的基础上，将手摇发电机用逆变器替代，测量结果以数字显示，内部电路相应进行数字化得到的。

二、具体操作步骤

数字式接地电阻表的使用方法与机电式接地电阻表相似，这里仅介绍机电式接地电阻表的操作步骤。

1.测量前的准备工作

（1）拆开接地线与接地体的连接点。用砂纸除去接地极上的锈迹和污物。

（2）对拆开的接地线断开处装设临时接地线。

（3）测试前检查。使用前仔细阅读使用说明书，仪表应在使用有效期内，检查附件齐全完好，测试导线导电性良好，测试导线之间绝缘良好。

（6）刚下雨后不要测量接地电阻，因为这时所测得数值不是平时的接地电阻值。

四、日常维护事项

（1）在搬运和使用仪表时，要轻拿轻放，防止振动和撞击，以免损坏，影响测量的准确度。

（2）每次使用完后，用细软干布擦拭干净，要经常保持清洁。

（4）测量仪的附件，要保证完整无缺。

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关键词接地电阻测量探测针

中图分类号：U224.2+5 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）08-0019-02

一、基本结构结构及附件

（1）机电式接地电阻表是根据电位计原理设计的，由手摇发电机、整流放大器、电位器（即滑线电阻）、电流互感器及检流计构成。

（2）数字式接地电阻表是在机电式接地表的基础上，将手摇发电机用逆变器替代，测量结果以数字显示，内部电路相应进行数字化得到的。

二、具体操作步骤

数字式接地电阻表的使用方法与机电式接地电阻表相似，这里仅介绍机电式接地电阻表的操作步骤。

1.测量前的准备工作

（1）拆开接地线与接地体的连接点。用砂纸除去接地极上的锈迹和污物。

（2）对拆开的接地线断开处装设临时接地线。

（3）测试前检查。使用前仔细阅读使用说明书，仪表应在使用有效期内，检查附件齐全完好，测试导线导电性良好，测试导线之间绝缘良好。

（6）刚下雨后不要测量接地电阻，因为这时所测得数值不是平时的接地电阻值。

四、日常维护事项

（1）在搬运和使用仪表时，要轻拿轻放，防止振动和撞击，以免损坏，影响测量的准确度。

（2）每次使用完后，用细软干布擦拭干净，要经常保持清洁。

（4）测量仪的附件，要保证完整无缺。

初三物理电阻的测量教案篇9

实验过程中出现的故障主要有：

1.实验中电流表与电压表的指针反向偏转;

2.电流表和电压表的指针偏转角度很小;

3.电流表指针超过最大值;

4.滑动变阻器滑动时，电表示数无变化;

5.闭合开关，电流表、电压表无示数;

6.闭合开关，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转(或示数等于电源电压);

7.在调节滑动变阻器的滑片时，他发现电流表示数变大了，而电压表的示数却减小了;

8.开关闭合，电流表有示数，电压表无示数。

(设计意图：电学实验操作常规，不是在实验前由教师授予;而是在学生实验后由学生自己反思分析得出;然后再测量小灯泡电阻中继续巩固;无论是操作正确或是错误的同学都会留下深刻的印象;培养学生自我批判、自我反思的能力。) 根据所学的测量知识，小组进行讨论，进一步得到处理数据的方法。

学生交流实验过程中出现的故障

正负接线柱接反了;

量程选大了;

量程选小了;

滑动变阻器没有 “一上一下”连接;

除电阻外，其余部分出现断路;

电阻部分断路;

将电压表错接在滑动变阻器两端;

电阻部分短路。

二、测量小灯泡的电阻

插入式接触电阻测量夹头的研制篇10

但由于其结构的原因,传统的接触电阻测量夹头(下称传统夹头)无法准确触及到被试导电部位,这给接触电阻的测量工作带来了相当棘手的问题,使环网柜这类电气设备的安全运行水平处于不可控的范围。

本文介绍了研制的一种插入式接触电阻测量夹头(下称插入式夹头)用于环网柜接触电阻的测量,可以解决传统夹头无法准确触及到环网柜被测试导电部位的问题。

1 环网柜的应用情况

截至2010年,在由上海市电力公司下属的市区、市北、市南这3家供电公司供电范围内,采用环网柜作为开断元件的环网站和箱式变电站的数量分别为4 648座和11 648座,共计有31 260台环网柜在运行中。

在这些环网柜中采用DIN标准(德国工业标准)型式的电缆接线座的环网柜共有22 106台,占比71%。目前,越来越多的环网柜设备采用DIN标准。

2 环网柜传统夹头接触电阻测量

对环网柜接触电阻试验就是对环网柜内开关回路电阻的测量,例如一台型号为LCG-CFC型环网柜(见图1)。在图1中,所标注的回路电阻测量路径。

环网柜中符合DIN标准的电缆线接头如图2所示。电缆接线头内部是导电部位,完全被绝缘层包裹,导电部位的直径仅16 mm。

传统夹头如图3所示。它由上钳体、下钳体、上前电阻接触机构、下前电阻接触机构组成,测量方式单一。传统夹头只能通过上、下两个电阻接触机构夹紧被试导体进行测量(见图4),而对环网柜导体部分无从下手。

如用传统夹头对环网柜导体部分进行测量,则需要2人使用试验夹头、1人操作机器进行。通过对环网柜接触电阻进行3次测量,得到了表1的数据。

厂家给出的参考接触电阻数值是≤260 μΩ,而现场第三次测量的A相接触电阻值为270 μΩ,相间、纵向误差均较大。究其原因,认为与以下几方面因素有关:①传统夹头金属面与导电部位接触依靠手工操作,人为因素造成测量误差大;②传统夹头接触面与导电部位无法完整接触,接触面小,数据不精确。另外,现场试验往往由于环境所限,环网柜仓位狭小,给试验工作带来很大不便,效率低下。

因此,为了实现对环网柜接触电阻的准确测量,研究了一种新的称作插入式接触电阻测量夹头(插入式夹头)的新设备。

3 环网柜插入式夹头接触电阻测量

3.1 插入式夹头的结构及特点

插入式夹头是在传统夹头的基础上开发而成的。它在保留原有夹头测量方式的基础上,另增加了尾部插入式测量组件,即增加了上后电阻接触机构、下后电阻接触机构。上前电阻接触机构和上后电阻接触机构与下前电阻接触机构和下后电阻接触机构在钳体内部固定连接,同时接入测量接线端,无论使用上、下前电阻接触机构或使用上、下后电阻接触机构来接触被测试导体,都可以进行接触电阻的测量,可一夹二用。插入式夹头的结构如图5所示。

插入式夹头选用机构材料为紫铜,后电阻接触机构长度为8 cm,实测内阻为7 μΩ。在不增加设备成本的基础上,插入式夹头具有如下几个方面特点。

1) 使环网柜接触电阻测试方法得到改进。插入式夹头的使用给现场环网柜数据测量带来方便,省时省力,更能提高测量精度。

2) 可进行断路器缺陷处理诊断。能对断路器不同部位分段进行测量,通过对不同部位接触电阻的比较分析,为故障诊断提供依据。

3) 降低测试过程中对被测试设备的外力损坏。

4) 防止测试时由于接触不良等造成损耗增加,引起发热而损坏被测试设备。

5) 提高测试现场工作效率。

3.2 插入式夹头的现场应用

3.2.1 用于环网柜接触电阻测量

使用插入式夹头对同一台LCG-CFC型环网柜进行测试(见图6)。

通过对环网柜接触电阻3次测量,得到了表2的数据。插入式夹头在成本可控前提下,环网柜接触电阻测量试验人员仅需1人,测量时间平均为3 min,相间误差<1%,纵向误差为0%。

3.2.2 扩展应用

插入式夹头除对环网柜的接触电阻进行测量外,还可以方便地对断路器接触电阻进行测量(见图7、图8)。插入式接触电阻测量夹头在保有原测量方法的基础上,避免了弧触头弹簧发热、降低了测量误差。