數(shù)字多用表電阻測量原理
2025-03-07
高精度的臺式數(shù)字多用表大都包括兩線電阻和四線電阻兩種測量模式，甚至還有真歐姆電阻測量模式。眾所周知，四線電阻測量消除兩線電阻測量存在的引線誤差的影響。在實際應用中，大多校準器都有兩線和四線補償功能，消除引線誤差的影響，提高測量準確度；可若是操作不當，將導致錯誤的校準測量結果。
一、兩線/四線電阻測量
數(shù)字多用表在電阻測量時，可以選擇兩線測量或者四線測量兩種模式，簡化為一個恒流源加一個電壓表的模型。恒流源產(chǎn)生的激勵電流流過被測電阻，在被測電阻兩端產(chǎn)生的伴隨電壓被數(shù)字多用表內部的電壓表測量出來，由于數(shù)字多用表的激勵電流是已知的，利用歐姆定律它就可以計算出被測電阻的大小，并顯示在屏幕上。
在兩線電阻測量模式下，當激勵電流流過被測電阻時，實際上數(shù)表內部電壓表測量到的電壓不僅包括被測電阻上的電壓降，還包括測量回路中測量引線的電壓降，包括從數(shù)表面板輸入高端Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測電阻，還有數(shù)表內部電壓表到面板端子的引線，以及被測電阻的引出線，這些引線上的電壓降都會對測量結果造成影響。
若被測電阻是1Ω，兩根引線的誤差就可能高達20%。若是1MΩ，兩根引線的誤差約是0.2ppm，而被測的1MΩ電阻準確度一般很少能到這個量級，此時引線影響通?？梢院雎圆挥?，因此大電阻測量一般直接用兩線方式即可。
要想更精確測量被測小電阻，可以選擇數(shù)字表的四線電阻測量模式。
激勵電流從數(shù)表的輸入高端Input HI和輸入低端LO兩端連接到被測電阻，而數(shù)表的感應高端Sense HI和低端LO兩端也接到被測電阻上，期待來直接感知被測電阻上的電壓降，但實際上這條回路仍然有引線電阻。而且四線測量時，四根引線要求同種類型和長度，因此感應回路的引線電阻和激勵電流回路的引線電阻是基本相同的。
四線測量之所以能夠消除引線電阻影響，關鍵在于直流電壓表都有一個內阻，阻值一般都可以達到10MΩ，甚至10GΩ或1TΩ，加上很微小的引線電阻，回路仍然是10M歐以上的大電阻。這樣，當電壓表與被測小電阻并聯(lián)時，電壓表回路吸收或流過的電流非常小，是恒流源激勵電流的數(shù)百萬或千萬分之一，因此感應回路的引線電阻上的電壓降完全可以忽略不計，也可以說整個激勵電流都流過了被測電阻，這樣電壓表測量的就是被測電阻上的電壓降，所以借此消除了引線電阻的影響。
二、真歐姆電阻測量
上述四線測量線路中，實際上還有一個誤差源，那就是引線與被測電阻連接點的熱電勢。由于測試引線的材質與被測電阻連接端的金屬不同，在連接點就會形成熱電偶效應，隨溫度變化產(chǎn)生熱電勢，帶來誤差。因此高精度數(shù)字表如Fluke 8558A/8588A等提供了真歐姆（TruΩ）測量方式，可以消除熱電勢的影響。
采用真歐姆（TruΩ）方式時，85x8A先讓激勵恒流源正向流過被測電阻，測量其上的電壓降，然后恒流源反向再次通過被測電阻，測量其上的電壓降。由于兩次測量激勵恒流源實際為同一恒流源，大小相同，只是方向相反，因此被測電阻上的電壓降兩次測量中極性相反，大小相同，而熱電勢并不隨回路激勵電流的方向改變而改變極性，所以用第一次測量結果減去第二次測量結果得到兩次測量絕對值的和，將此絕對值的和除以2，所以通過運算得到一個消除熱電勢影響后的電阻值。
8588A/8558A 八位半數(shù)字多用表/標準數(shù)字多用表
準確度 @ 3.5μV/V (99%) 2.7 μV/V (95%)
8 ? 位讀數(shù) @ 1讀數(shù)/s
快速 DMM 數(shù)字化 @ 5 MS/s，高達 20MHz 帶寬
以太網(wǎng)、USB和 GPIB，使用 SCPI 命令
Visual Connection Management? 可視接線端子提示
直觀的彩色 UI，可顯示趨勢圖、統(tǒng)計信息、直方圖和 FF
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