小电阻测量仪（共9篇）
小电阻测量仪 篇1
0 引言
变电站主地网有工作 (系统) 接地、保护接地、防雷电和防静电接地等多项用途, 最重要的, 当发生工频接地故障和雷电侵入时起到快速泄放短路电流的作用, 是维护变电站安全可靠运行, 保障人员和电气设备安全运行的根本保证和重要措施[1]。
主地网接地电阻值是评估变电站主地网运行状况的一个重要参数, 对于运行中的变电站, 往往难以拆除避雷线、OPGW光纤地线及10 k V电缆出线, 这些线路分流将直接使得主地网接地电阻测量值偏小[2], 从而误以为接地电阻合格导致变电站带病运行, 危害人员及设备的安全。本文以类工频小电流法测量110 k V埔田变电站主地网的接地电阻, 并采用罗氏线圈测量分流, 获得较为真实准确的变电站主地网接地电阻值。
1 110 k V埔田变电站基本情况
惠州供电局110 k V埔田变电站位于惠州市博罗县埔头村, 站址周围为丘陵, 土壤条件一般。变电站主地网尺寸为97 m×84 m, 地网等效对角线长度D≈130 m。地网工频接地电阻值设计值参照南方电网公司预试规程要求值为0.5Ω[3]。测试时已有110 k V出线架设进入变电站, 110 k V场地有2回出线, 5条普通地线, 1条OPGW光纤地线, 11条10 k V电缆出线。由于该变电站为运行中变电站, 本次测试在带着出线避雷线及10 k V电缆出线的状态下进行, 并采用测量出线避雷线和10 k V电缆出线对测试电流分流的手段减小出线避雷线对测试结果的影响, 以获得较为真实的接地电阻值。
2 测试方法及原理
2.1 远离夹角法及其布线
根据变电站现场地形情况和试验条件, 选择远离夹角的电流—电压法测量地网接地电阻。电流线选用6 mm2塑胶绝缘导线进行人工布线, 从测量引入点接出经变电站大门引出到省道S244, 右转沿S244往湖镇镇方向布放, 利用路边的水洼作为电流极入地, 用GPS现场实测得的电流极坐标为 (N23°15'9.23″, E114°12'18.71″) , 变电站主地网边缘坐标为 (N23°15'22.75″, E114°12'56.64″) , 电流极距地网边缘距离d12=1.02 km≈8.0D。电压线选用绝缘双绞线进行人工布线, 从测量引入点接出经变电站大门引出到省道S244, 左转沿S244往响水镇方向布放, 在路边用1根50×50×5、长约1.5m的角铁打入地下作为电压极入地, 电压极坐标为 (N23°15'40.24″, E114°13'27.77″) , 电压极距变电站地网边缘d13=1.02 km≈8.0D。电流极—地网边缘连线 (电流线) 与电压极—地网边缘连线 (电压线) 夹角为168°。试验布线图如图1所示。
由于采用远离法, 测试结果需修正, 根据DL/T 475-2006《接地装置特性参数测量导则》有关公式计算[4], 接地网接地阻抗测量结果应为测量值乘以修正系数1/0.906 5。
2.2 类工频小电流法原理
根据DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》的要求, 选用接近50 Hz的类工频小电流法测量, 所加测试电流3~20A。试验原理如图2所示。
2.3 主要检测设备清单如表1
3 测试步骤
1) 按试验要求的电流—电压远离法接线图接好线, 电流引入点取#2主变本体接地引下线处;
2) 分别选择注入电流频率47 Hz和53 Hz, 测量干扰电压ΔU;
3) 合上电源开关, 施加试验电流I, 记录电压表V读数U;
4) 断开试验电源开关;
5) 计算实测地网接地阻抗测量值:R= (U-ΔU) /I;
6) 对选择注入电流频率47 Hz和53 Hz的计算结果进行算术平均 (未修正) Rg0;
7) 修正地网接地电阻值, 接地电阻测量结果Rg应为测量值乘以修正系数1/0.906 5。
8) 分别选择注入电流频率48 Hz和52 Hz, 重复5.2~5.7;
9) 将电流注入点移至110 k V场地#2主变变高102开关接地引下线处, 重复5.2~5.7;
10) 试验结束后拆除临时接线, 恢复试验现场原状。
4 测量结果及分析
4.1 主地网接地电阻测量
110 k V埔田变电站主地网接地电阻测量结果如表2所示。
110 k V埔田变电站地网的工频干扰电压为3.276 V, 从表1的施加类工频小电流的远离法布置电流—电压法测量结果可以看出: (1) 选择选频性能好的8000型类工频接地网测试系统, 在稍偏离工频的47 Hz、48 Hz、52 Hz和53 Hz频率下, 干扰电压的数值降到零, 由于获得理想的信噪比, 施加3~10 A的小测试电流即可满足测量精度要求。 (2) 由于接地网阻抗包含与频率相关的电感分量, 采用偏离50 Hz的类工频测试电流测量, 结果将与工频测试结果可能有一定的偏差, 采用对称频率 (如47 Hz和53 Hz, 48 Hz和52 Hz) 测试结果的算术平均来减小类工频测试带来的误差。从表1的测试结果比较, 施加47 Hz和53 Hz、48 Hz和52 Hz的小测试电流所测得的工频接地电阻值基本相同, 修正后的接地电阻测量值0.366Ω可以等效于这次接地网的工频接地电阻测量值。
4.2 分流测量
测量时110 k V埔田变电站110 k V场地有2回出线, 5条普通地线, 1条OPGW, 另有11条10 k V电缆出线。由于进出线避雷线、OPGW光纤地线和10 k V电缆出线将对测试电流进行分流, 导致接地电阻测量结果偏小, 所以本次试验在注入电流的频率为47 Hz、8.0 A的测试方式下, 采用柔性罗哥夫斯基线圈[5]对110k V场地所有出线金属构架及10k V电缆出线进行分流测量, 以剔除分流因素对接地电阻测量的影响, 如图3所示。测量结果为:110 k V场地出线金属构架分流 (模) 为2.856 A, 10 k V电缆出线分流 (模) 为2.240 A, 总计5.096 A, 分流系数63.7%。
根据实测出线OPGW光纤地线和10 k V电缆出线分流系数后, 剔除分流影响后的接地阻抗算术换算值 (只考虑模, 不考虑分流与注入电流的相角差, 因为110 k V与出线构架相连的场区金属构架较多, 相角差测量不现实) , 即简单进行分流处理后得到修正的接地阻抗测量实际值为0.366/ (1-63.7%) =1.008Ω。
5 结语
采用施加类工频小电流的反向布置的电流—电压法所测量的埔田站主地网接地电阻值为0.366Ω, 考虑到110 k V场地出线构架所带OPGW光纤地线和10 k V电缆出线对测试电流分流的影响, 简单进行分流处理后得到修正的接地阻抗测量实际值为0.366/ (1-63.7%) =1.008Ω, 不满足规程的要求。从本文案列来看可以得出以下结论:
1) 对于运行中的变电站测试主地网接地电阻时, 必须重视进出线避雷线、OPGW光纤地线和10 k V电缆出线对测试电流分流的影响, 主地网接地电阻的真实值可能远远大于简单的直接电流电压法测量值。
2) 类工频小电流法可以很好的用于测量进出线避雷线、OPGW光纤地线和10k V电缆出线的分流, 是值得推广应用的方法。
3) 为了更准确的布线和测量, 可以使用GPS等高精度定位设备辅助测量, 以获得较为准确的修正系数。
4) 接地阻抗算术换算值只考虑模, 没有考虑分流与注入电流的相角差, 在特定情况下, 将会对测试值产生较大影响, 如何排除这种干扰值得进一步研究。
参考文献
[1]何金良, 曾嵘.电力系统接地技术[M].北京:科学出版社, 2007.
[2]李谦.电力系统接地网特性参数测量与应用[M].北京:中国电力出版社, 2013.
[3]中国南方电网有限责任公司.Q/CSG114002-2011.电力设备预防性试验规程[S].2011.
[4]国家能源局.DL/T 475-2006.接地装置特性参数测量导则[S].2006.
[5]李谦, 孟庆波.500 kV鸭溪变电站接地网安全性状态评估[J].贵州电力技术, 2012, 15 (1) :19-22.
小电阻测量仪 篇2
1.物理是一门以实验为基础的学科，实验对学生学习物理很重要，不能以老师的演示代替学生的实际操作，一定要让学生自己动手进行实验，从中发现问题，解决问题，找出规律，归纳出结论。
2.本实验中，学生重点要掌握电流表，电压表，滑动变阻器的使用方法以及电流表，电压表的读数方法。
3.要让学生明白测量小灯泡电阻和测量定值电阻的相同点和不同点。4.要让学生明白小灯泡的电阻为什么不能求平均值。
基于等效的电阻测量仪 篇3
如用万用电表欧姆档 (欧姆表) 测量电阻, 测量简单、直观, 但待测电阻阻值与流过表头的电流之间的关系是非线性的, 读数不均匀, 测量精度不高;伏安法测量误差较大, 需根据电表内阻修正测量结果, 才能得到比较准确的结果;使用电桥测量电阻, 测量精度高等等。本文作者设计出一种基于等效的电阻测量仪, 测量精度高, 测量方法也比较简便, 特别适用于中电阻的测量。
1 设计原理
1.1 等效电路
对于两个二端线性电阻电路, 当加上相同电压时, 若产生的电流相等, 则按输入电阻的定义, 两电路的输入电阻相等, 因而两电路等效[1]。因此, 若一待测电阻其阻值为Rx, 它是一个最简单的二端电路, 如图1所示。另有一个电路, 是将Rx与R2串联后再与R1并联, 其输入电阻为R'x, 如图2所示。若R'x=Rx, 则两电路等效。
R'x=Rx的情形一定存在, 只要选取恰当的R1和R2的值即可实现, 而根据R1和R2的值又可计算出Rx的值, 这就是在两电路等效的基础上测量和计算待测电阻的原理[2]。
下面证明一定存在R'x=Rx的情形。
待测电阻Rx有确定值, 故由 (3) 、 (4) 两式可看出R1和R2是一一对应的 (R1大于Rx) 。故先选取一个R1的值, 一定存在一个对应的R2值使得R'x=Rx, 同理, 先选取一个R2的值, 一定存在一个对应的R1值使得R'x=Rx, 因此一定存在R'x=Rx的情形。
而当R1和R2确定并且使得R'x=Rx, 则由 (2) 式又可得:
因而Rx的值可由R1和R2的值求出, 若R1和R2选用标准电阻, 则Rx的测量值精度很高。
1.2 测量电路原理图
测量电路原理图如图3所示, 当开关K接1时为图1所示电路, 电源电压直接加于待测电阻Rx, 当开关K接2时为图2所示电路, 电源电压加在Rx与R2串联后再与R1并联的电路两端。
为方便计, 将电流表以左 (含电流表) 的电路称作“电源”, 电流表以右 (不含电流表) 的电路称作“外电路”。
1.3 等效判别方法
对于图3所示电路, 由直流稳压电源供电, 根据戴维南定理, 它等效为一个电动势为E的理想电压源与内阻为r的电阻串联, 设电流表内阻为r', 则“电源”端电压U与输出电流I的关系为:
当E、r、r'不变时, “电源”端电压U仅与输出电流I有关, 与其连接的“外电路”不同, 输出电流I不同, 端电压U也不同, 但若输出电流I相同, 则端电压U也相同, 按定义, 两个“外电路”等效。
因此, 在图3所示电路中, 当K接1或2时的两个“外电路”, 二者是否等效, 可由流过电流表的电流是否相等判别, 若电流相等则两“外电路”等效。
在实际测量中, 当开关K接1时测得一电流值I, 当开关K接2时, 调整R1、R2的阻值, 使得电流I与K接1时相同, 就可判断出两“外电路”等效, 即R'x=Rx, Rx就可由 (5) 式得出。测量时并不需要具体测出电压U的值, 电流I也只起等效判别作用, 其值不参与运算, 从测量原理来讲只要电流表的灵敏度高以及R1和R2的等级高, 测量的精度就高。
1.4 接触电阻和导线电阻的影响
电流表及其以左部分的导线电阻和开关S的接触电阻可计在r中, 并不参与计算, 只由电流表读数判别两“外电路”是否等效, 只要其值不随时间而变, 对测量就没有影响。而电流表右边部分导线电阻和接触电阻有一定影响, 可选用较粗导线牢固焊接, 减小导线电阻影响, 电阻箱旋钮和开关K的接触电阻也只能尽可能小, 但不能完全消除, 这是缺点, 测量低电阻时误差就要大些。另外, 作为标准电阻的R1、R2的等级也有影响, 故本方法适合中电阻的测量。
2 制作方法
2.1 器材选择及说明
晶体管直流稳压电源一台, 稳压电源内阻小, 输出电压稳定性高且连续可调, 可根据待测电阻的大小调整, 待测电阻较小时电压调低点, 待测电阻较大时电压调高点, 并使电流限制在电流表量程内, 这样能满足测量不同阻值电阻的需要, 比较方便。
直流多值十进电阻箱两只, 等级0.1级, 取其内芯作为标准电阻R1和R2使用, 能方便调整和读出R1和R2的值。
磁电式直流电流表一只, 等级0.5级, 量程10 m A或20m A, 取其内芯即可, 用于判别两个“外电路”是否等效。
开关两只, 一只为S, 用于接通电路;另一只为K, 用于换接电路, 应选用接触电阻越小的越好, 可用电阻箱旋钮改制而成, 否则, 当待测电阻较小时对测量精度影响增大。
塑料板若干, 用于制作测量仪箱体;导线若干, 选用优质导线, 减小导线电阻影响。
2.2 面板设计
根据图3电路, S用于接通电路, 开关K用于换接电路, 使电路处于图1或图2所示状态, 两个电阻箱作为标准电阻R1和R2, 并可调整阻值, 用于测量时选取恰当的阻值, 使得两“外电路”等效, 电流表用于判别两“外电路”是否等效。
面板设计如图4, 并按图3从内部连接好线路。
2.3 实物面板
测量仪外形尺寸:长×宽×高 (mm) =350×250×100 (mm) 。因为本设计是用实验室常用的、现成的实验器材制作而成, 故测量仪外形尺寸偏大, 若定制, 则外形尺寸可减小。
3 实际测量
3.1 R1和R2的取值范围
R1和R2的取值范围:根据 (4) 式, R1大于Rx, 若R1取值为 (1.2~5) Rx, 则R2的取值将为 (5~0.25) Rx, 变化趋势是R1取值由小变大时, R2则由大变小。
3.2 测量步骤
K接1, 闭合S, 调整稳压电源输出电压, 应由小逐渐增大, 使电流表读数在量程的三分之二以上, 读出电流I的值。
K接2, 根据R1和R2的取值范围先选定R1值再逐渐调整R2值, 直至流过电流表的电流等于I。注意:调整R2值时须断开S, 但稳压电源输出电压不能变, 在整个测量过程中, 操作都只在测量仪上进行, 外接电源不变。
根据R1和R2之值, 由 (5) 式计算出待测电阻Rx的值。
3.3 实际测量
实测用电阻箱作为待测电阻进行测量, 取其标准值分别为100.0Ω、1000.0Ω, 验证测量结果的准确性。由测量结果可以看出, 测量精度是比较高的 (见表1) 。测量时的电源电压及电流读数略。
参考文献
[1]邱关源.电路[M]第五版.北京:高等教育出版社, 2006, 5:45.[1]邱关源.电路[M]第五版.北京:高等教育出版社, 2006, 5:45.
测量小灯泡的电阻练习题 篇4
1.在用电压表、电流表测小灯泡的电阻的实验中，根据测量数据，可利用公式__________计算出小灯泡的电阻。
2.在测灯泡电阻的实验中，除了导线、开关、灯泡之外，需要的器材还有：__________、__________、__________、__________。
二、选择题
1.某同学用如图所示的电路测一个电阻的阻值，两表的量程都选择正确，但连接时，不慎把两表的位置对调接入了电路，闭合开关后，则（）。
A.电流表、电压表都可能被烧坏
B.电流表烧坏，电压表读数为零
C.电流表有读数，电压表读数为零
D.电流表读数几乎为零，电压表有读数
2.在用电流表、电压表测电阻的实验中，下列注意事项中没有必要的是（）。
A.连接电路之前，先断开开关
B.应先从电源的正极开始连接，开关应靠近电源的正极
C.在无法估计被测值大小时，电流表、电压表应选用较大的量程
D.不能把电流表直接接在电源的两极上
3.如图电路，用电流表、电压表测灯泡电阻的实验中，为使电流表示数减小，应将滑动变阻器的滑片P（）。
A.向左移动
B.向右移动
C.向左向右移动都可以
D.条件不足，无法判断
参考答案
一、1.2.电流表、电压表、滑动变阻器、电源
二、1.D
2.B
小电阻测量仪 篇5
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) .
一款简易电阻电容测量仪的设计 篇6
本设计采用的是STC89C52芯片作为主控芯片, 由于单片机只能检测二进制的高低电平并不能直接测量模拟量, 因此, 需要一个电路模块将电阻阻值或电容容值转换为高低电平的方式来供单片机检测。由电阻、电容、555芯片构成的多谐振荡电路可以在相应阻值或容值不同时产生不同频率的方波。本设计将多谐振荡电路产生的方波送入单片机来测量其频率并通过频率与相应的容值或阻值的对应关系来计算出电阻值或电容值。测量电阻和电容是两个独立的测量模块, 所以加入档位选择功能, 通过两个按键来选择测量方式, 相应的两路信号通过一个多路复用器CD4052来选择对应的信号输送至单片机。显示电路通过一个LCD来实现, 读取方便。
2 电路设计
2.1 电路工作原理
本电阻电容测量仪设计的电路原理图如图1所示。
2.2 555多谐振荡器
如图2所示, 555多谐振荡器通过门限端与触发端相连, 方波频率由外部电阻R1, R2和C1决定。C2用于增加电路稳定性。555芯片内部三个串联的电阻分压构成基准电压, 加上外部的电路, 通过不断给电容C1充电和放电而一直循环, 所以输出一定频率的方波信号。方波的频率公式为f=1.44/ (R1+2R2) C1。通过设置R1和R2可调整输出的方波占空比, 公式为 (R1+R2) / (R1+2R2) *100%。本设计是通过单片机来检测电平的变化而测频率的, 所以占空比越接近50%越好。根据此原理即可逆向通过测出方波频率来计算出对应的电阻或电容的大小。
2.3 多路复用器的应用
多路复用器可以通过输入不同信号来选择对应通道的通断, 可以通过单片机来简便的实现自动控制。本设计采用了三个多路复用器。两个多谐振荡器模块分别采用一个多路复用器来作档位选择。这两个多路选择器的作用都是通过选择不同的电容或电阻来使多谐振荡电路产生的方波频率在一定的范围内而不会超出单片机的检测范围造成测量结果错误, STC89C52单片机内部的定时/计数器可存储的最大值为65535, 测量频率较为有限, 此多路复用器的使用弥补了这一不足。最后一个多路复用器输入端为两个多谐振荡电路的信号输出端, 测电阻或电容时, 按下对应按键, 单片机便控制多路复用器来选择相应的信号来输入。本设计通过三个多路复用器实现了档位选择和测量模式选择。
3 程序设计
本设计的程序部分主要为档位选择和频率测量。两个多谐振荡电路的档位选择都是通过单片机来自动控制的。编程的基本思路为默认为最小档位, 判断其频率, 当频率刚好在合适的范围内时就根据频率和相应的档位进行相应的运算并将结果输送至显示电路, 当其频率大于某一值时便选择下一个档位来重新执行之前的命令, 直到最后显示出测量结果。档位选择则是通过判断测量时按下的按键来控制多路复用器选择对应的信号作为输入。需要说明的是, 多路复用器并非理想的开关, 对数字电路具有一定的影响, 这最终通过程序进行参数修正可修正由多路复用器本身的特性而造成的误差。频率测量则较为简单, 通过单片机内部的定时/计数器来计数一定时间内输入的方波数并计算出频率, 本设计是通过对一秒内的电平变化进行计数, 计数值即为频率值, 单片机将得到的频率值通过预设的公式进行计算, 最终将结果通过LCD显示出来。
4结束语
本设计可以方便地用来测量电阻和无极性电容, 测量时直接将待测电阻或电容插入对应座子, 按下测量按键即可, 显示方式为数字式, 读取方便准确。设计本身较为简单, 成本低廉, 测量可靠, 一般万用表在测量时需要选择不同档位来使用, 而本设计档位是根据被测电阻或电容的大小来自动切换, 被测电阻或电容固定在接线端子上, 也避免了普通万用表由表笔接触问题造成的测量误差, 在电子设计或产品开发中有较大的使用价值。
参考文献
测量电阻的多种方法 篇7
1 伏安法——用电压表和电流表测待测电阻的阻值
运用该方法测量电阻的原理是欧姆定律的变形公式R=U/I。连接电路有两种方式，如图(1)安外法和图(2)安内法。本实验需要两种测量器材，变阻器所起的作用是保护电路以及改变待测电阻两端的电压和电流多次测量取平均值。由于初中阶段不涉及两种表的原理，也不要求讨论误差，因此只要能设计出两种图中的一种即可。在掌握伏安法测电阻的基础上，向学生提出“如果本实验不提供电流表，能否求得电阻?要求得电阻还需要什么器材?”
2 伏阻法——电压表和已知阻值的定值电阻Ro来测量待测电阻的阻值
思路引导：要知道通过一个导体的电流，除了用电流表直接测量外，在知道电压的情况下，只要知道什么条件就可以知道通过该导体的电流?(回答：如果知道电阻阻值)由此可见，要知道已知阻值电阻的电流可以用电压表间接测量电压求得，那么只要将待测电阻与已知阻值的定值电阻如何连接就可以知道待测电阻的电流?(回答：串联)在此设计思路中包含了物理学中两种解决物理问题的思路：一种是应用同一研究对象不同物理量之间的规律(在此实验设计中运用欧姆定律)，第二种是利用不同对象同一物理量之间的关系(在此实验设计中运用串联电路电流处处相等).其典型的电路图如图3，分别用电压表测量出定值电阻Ro和待测电阻Rx的电压Uo和Ux，因为串联电路的电流处处相等，故而有：，所以可得。但是这种方法需要连接两次电路，而考试时一般都要求我们采用一次接线，这时我们可以采用如图4的电路图。当开关断开时，我们可以用电压表测出定值电阻两端的电压Uo，当开关闭合时，我们可以用电压表测量出电源的电压U，按上面的分析，我们可以得到：。当然，一次接线还有其它的接法，你能自己完成吗?
是否有一种设计既能分别测量电压，又不会影响电路工作情况呢?能否利用单刀双掷开关来实现电压表测量对象的切换呢?
我们可以采用如图5的电路图。当开关掷向b时，电压表测量的是Ro两端的电压Uo;当开关掷向a时，电压表测量的是电源两端的电压U。故有：
3 安阻法——用电流表和已知阻值的电阻Ro测量待测电阻的阻值
运用此方法用到的物理原理有：欧姆定律变形公式、并联导体两端电压相等。
向学生提出问题：在伏安法测电阻的实验中，如果缺少电压表，能否借助其他器件来进行实验设计呢?
思路引导：要知道加在导体两端的电压，除了电压表直接测量外，在知道电流的情况下，只要知道什么条件就可以该导体的电压?(答：如果知道电阻阻值)因此，要知道已知阻值电阻的电压可以用电流表测量电流求得。那么只要将待测电阻与已知阻值的定值电阻如何连接就可以知道待测电阻的电压?(答：并联)
用电流表和定值电阻Ro来测量待测电阻Rx的阻值这种方法的原理是并联电路的分流原理。其典型的电路图如图6，用电流表分别测量出通过Ro和Rx的电流Io和Ix，因为并联电路各支路两端的电压相等，所以有IoRo=IxRx，故而有：。显然，如果只有一个开关和电流表，这种方法需要采用两次接线，请同学们仿照上面电压表的例子自己完成一次接线或用单刀双掷开关与电流表测量电阻的电路图。另外，用电流表和定值电阻测量待测电阻的阻值还有一种方法：先将定值电阻单独接入电路，读出这时电流表的读数I1，然后再将定值电阻与待测电阻串联接入电路，读出这时电流表的读数I2。因为电源电压不变，所以有：I1Ro=I2 (Ro+Rx) , 因此有。
4 安滑法（伏滑法）——电流表（电压表）和滑动变阻器测量待测电阻的阻值
用电流表(电压表)和滑动变阻器测量待测电阻的阻值，我们可以将滑动变阻器的下面两个接线柱接入电路，将它看成一个定值电阻采用上述二、三的方法;当然，我们也可以采取以下方法：
(1) 如图7，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电压表测量出Rx两端的电压Ux，当滑动变阻器的滑片滑至a端时，用电压表测量出电源的电压U，根据串联电路的分压原理我们可以得到：。
(2) 如图8，当滑动变阻器的滑片滑至b端时，用电流表测量出Rx和R’串联时的电流I1，当滑动变阻器的滑片滑至a端时，用电流表测量出Rx单独接入电路时的电流I2，因为电源电压不变，可以得到：I1 (Rx+R′) =I2Rx，故有：。
当然，我们也可以采用图9的电路，具体情况请自己思考。
面向学生提出问题：在物理问题的解决方法中，除了运用规律，等量转化外，还可以利用等效替代的方法来解决问题。在此问题的解决中能否用等效替代的思想来测出Rx的阻值呢?
5 伏箱法（安箱法）——用电压表（电流表）和电阻箱测量待测电阻的阻值。也就是常说的等效法测量电阻
如图10所示电路就是用等效法测量电阻的一种实验电路。其中是Rx待测电阻，R是滑动变阻器，Ro是电阻箱(电阻箱的最大电阻值大于Rx)。其实验步骤如下：
(1)按照电路图连接好电路，在闭合开关前，将滑动变阻器R的滑片P置于滑动变阻器的阻值最大端，并且将电阻箱Ro的阻值调至最大。
(2)闭合开关S。
(3)闭合开关S2，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数I。
(4)先断开开关S2，再闭合开关S1，保持滑动变阻器R的电阻不变，调节电阻箱Ro的阻值，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的阻值，则它就是我们测得的待测电阻的阻值。
当然，用等效法测量电阻也可以不用电流表而用电压表，具体做法请大家独立思考。
小电阻测量仪 篇8
接地电阻通常用接地电阻测量仪（又称接地摇表）测量，为保证测量的准确性，一般采用交流进行。
1 测量接线
如下图b所示，将被测接地E′与端钮E相连，电位探棒P′和电流探棒和C′分别与端钮P、C连接后，将探棒P′、C′沿直线各相距20m插入地中。如采用四端钮测量仪时，应将C2、P2端钮的q短接片打开，分别用导线接到被测接地体上，并使P2接在靠近接地极的一侧。接地电阻测试使用图解：a）实际操作b）等效原理，如图1。
在使用小量程接地电阻测量仪测量低于1Ω的接地电阻时，应将四端钮中的C2与P2间的连接片打开，且分别用导线连接到被测接地体上，如图2所示。这样，可以消除测量时连接导线电阻引起的误差影响。
2 测量具体步骤
现以国产接地电阻测量仪ZC—8型仪表为例，其测量线路接地电阻时的具体步骤如下：
2.1 拆开接地干线与接地体的连接点，或拆开接地干线上所有接地支线的连接点。
2.2 对拆开的接地线断开处装设临时连地线。
2.3 将二支测量接地棒插入分别离接地体20m与40m远的地下，且均应垂直地插入地面深处为400mm。如图1(a）所示。
2.4 将接地电阻表放在接地体附近平整的地方，然后再进行接线，接线方法如下：(1)用一根最短的5m连接线连接表上接线桩E和接地装置的接地体E′。(2)用一根最长的连接线连接表上接线桩C和一支40m远的接地棒C′。(3)用一根较长的连接线连接表上接线桩P和一支20m远的接地棒P′。(4)根据被测接地体的接地电阻要求，调节好粗调旋钮（上有三档可调范围）。(5)以约120r/min的速度均匀地摇动摇表。当表针偏转时，随即调节微调拨盘，直至表针居中为止。(6)以微调拨盘调定后的读数×粗调定位倍数，其结果便是被测接地体的接地电阻值。例如微调读数为0.5，粗调的电阻定位倍数是10，则被测的接地电阻是5Ω。
2.5 测完后拆除接地电阻表测量接线，接上接地干线与接地体的连接点，拆除临时接地线。
3 使用注意事项
3.1 测量前应将接地装置与被保护的电气设备断开，不准带电测试接地电阻。
3.2 测量前仪表应水平放置，然后调零。
3.3 接地电阻测量仪不准开路摇动手把，否则将损坏仪表。
3.4 将“倍率开关”置于最大倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到120r/min。当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。
3.5 使用接地电阻测量仪时，探针应选择土壤较好的地段，如果仪表的表针指示不稳，可适当调整电位探棒的深度，测量时探测针应远离地下水管、电缆、铁路等较大金属体，其中电流极应远离10m以上，电压极应远离50m以上，如上述金属体与接地网没有连接时，可缩短距离1/2～1/3。
3.6 刚下雨后不要测量接地电阻，因为这时所测的数值不是平时的接地电阻值；测试宜选择土壤电阻率大的时候进行，如初冬或夏季干燥季节时进行。
3.7 被测地极附近不能有杂散电流和已极化的土壤；测试现场不能有电解物质和腐烂尸体，以免造成错觉。
3.8 随时检查仪表的准确性，（每年送计量单位检测认定一次）。
3.9 当检流计灵敏度过高时，可将电位探针电压极插入土壤中浅一些，当检流计灵敏度不够时，可沿探针注水使其湿润。
参考文献
小电阻测量仪 篇9
惠斯通电桥法是测量电阻经典的和颇为准确的方法。惠斯通电桥（Wheatstone bridge）是在1833年由克里斯蒂（Cheistie)发明，在1843年由查尔斯·惠斯通改进及推广的一种测量工具。它至今已沿用了近两百年。电桥的产生有其历史背景：一是在数字仪表发展以前，用伏安法测电阻的高精度（0.2级）电表的成本显著高于准确度约为0.05%的6位旋钥式电阻箱；二是伏安法对电表的使用、检定以及电源稳定性要求高；三是电桥法只要求平衡指零仪表的灵敏度高，而对准确度无要求。因此，当时电桥法相比于伏安法有成本低而精度高的优点。
随着近代数字技术的迅猛发展，现代计量中直流电桥正逐步被数字仪表所替代。如何采用数字技术更好地测量电阻是一个值得研究的课题。杭州大华仪器制造有限公司生产的DH6108型赛电桥综合实验仪在这方面进行了有益的探索[1]。他们利用数字电压表和比较法电路进行了电阻测量实验，通过分析，认为该方法在一般情况下比万用表和电桥法有更高的精度。
该实验仪需要手动切换标准/待测电阻，人工计算阻值。这作为实验仪是恰当的。而本文希望更进一步，将实验仪的原理与单片机结合，制作出能够用比较法自动测量电阻的电路，并把它应用于实际测量当中。
单片机的出现是近代计算机发展史上一个重要的里程碑。它除了延续计算机的控制功能强的优点外，还具有体积小，性价比高，易于产品化等特点[2]。利用单片机的新兴功能使电阻测量的传统任务变得更便捷、更精确，这方面的探索近年来也引起了人们的兴趣[3,4,5]。这些探索中有的是基于伏安法测电阻的[3,4]，有的是基于四端法[5]。正像陶蓓[6]等指出的那样，比例法(即比较法)消除了电源波动的误差，在原理上比电压电流法(即伏安法)应具有更高的测量精度。本文将探索将单片机和比较法结合，实现基于比较法的电阻自动测量功能。
1．测量电阻的比较法
图1比较法测量电阻的原理图(参见下页)
利用比较法测电阻的电路原理如图1所示。其中rE和rV分别是电源和电压表的内阻；RN是标准电阻，RX是待测电阻；VN和VX分别是电压表切换到标准和待测电阻上时测得的电压。当rV→∞时，RX=(VX/VN)RN。或者当rE→0时，上式也成立。在实际电路中，rV或者rE往往不满足上述的极值条件。不过，通过选择与RX尽量接近的RN值，由于电路的对称性，仍然可以获得较高的测量精度。
2．自动测量电路设计
前面图1所示为实验仪中利用比较法的电路。由于它采用了手动切换开关和数字电压表，在测量操作时，需要人工切换标准/待测电阻，以及从电压表的读数计算电阻值。而利用单片机可以方便地实现此测量过程的自动化。图2显示了一个利用单片机的自动测量电路。在图2(A)中，一个信号继电器(ATX209)被用来实现双刀双掷功能。继电器的(3,6)端子相当于图1中数字电压表的正负端，(2,7)和(4,5)端子分别连接标准和待测电阻。继电器励磁电流的通断利用一个三极管(C9013)实现。由单片机的P22口(D22端子)输出高/低电平控制三极管的通断，由5V电源(VCC)提供足够大的电流以驱动继电器的触点动作。标准/待测电阻上的电压信号输入到模数转换器(ADC0804)的信号输入端子(6,7)，通过转换，对应的8位数字信号输出到单片机的P1口。在图2(B)中，单片机的P1口接收模数转换器来的信号，经过信号处理，由P0口输出信号到锁存器。在图2(C)中，单片机的输出信号连接到段选锁存器U1和位选锁存器U2(74HC573)，控制LED数码管(4393AH)显示测量到的参数。
软件信号处理的主要思路是用三个for回路显示数据，每个for回路的运行时间约为1秒。在第一个for回路中，P22设为高电平，动态扫描显示标准电阻上的电压值；在第二个for回路中，P22设为低电平，动态扫描显示待测电阻上的电压值；在第三个for回路中，先计算出电压比值或待测电阻值，然后进行动态扫描显示。
3 测量结果和分析
电路做好以后，作为对电路性能的检查，用两个100欧姆的电阻作为标准和待测电阻进行了测试。先用数字万用表(3位半)测量电阻的读数均为100.0。然后用比较法自动测量。尝试将电源电压在1～5V范围内调整时，标准和待测电阻上的电压读数相同。在电源电压=4.6V时，连续记录10次标准/待测电阻上电压的比值，均为1.00。数据见表1(A)。
然后试了两个阻值相差较大的电阻。万用表测量的结果分别为0.816千欧姆和8.19千欧姆。同样将电源电压调到4.6V，连续记录10次电压比值，如表1(B)所示。这一次一方面电压比值有了微小的波动。从观察到的现象看，是因为0.816千欧姆电阻上的电压读数有波动，而大电阻上的电压读数较稳定。一个可能的原因是，由于阻值小的电阻上的分压太小，容易受到电路中噪声的影响；另一方面，所有电压比值略均高于电阻比值。这可能是由于比较法计算公式忽略了电源内阻rE和电压表内阻rV的影响。不过，当RN和RX相差不太大时(0.316RN≤RX≤3.16RN)[1]，电阻比=电压比公式所引入的误差在多数场合应该是可以接受的。
4 结论
随着数字技术的发展，用比较法代替传统的电桥法测量电阻成为一个有意思的课题，因为它具有广泛的实际应用背景。本文介绍了一个基于单片机的比较法自动测量电路。与手动测量相比，它更为便捷，准确。初步的实验结果显示，当标准和待测电阻值接近时，该电路有稳定和精确的测量结果。这暗示着在使用比较法时应尽量选用与待测阻值接近的标准阻值；而当标准和待测电阻值相差较大时，测量结果出现一些波动，并且测量结果与理论值产生偏差。这些波动的来源以及偏差的修正可作为今后研究的课题。
摘要：直流电阻阻值的测量在电子技术和仪器仪表领域有着重要的应用。电阻测量的电压比较法与一般电桥法相比,具有更直观(电压比等于电阻比),更简捷和更准确的优点。文章报告一个利用单片机实现比较法测电阻的自动测量电路。它可以自动切换标准电阻和待测电阻,并计算和显示待测电阻的阻值。该电路使得比较法在应用时更为方便,并提供了利用比较法测电阻的一个仪器模型。
关键词：比较法,单片机,直流电阻
参考文献
[1]杭州大华仪器制造有限公司.用比较法测量直流电阻[EB/OL].[2015-01-26].http://www.docin.com/p-413807834.html
[2]张鑫.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2010.
[3]刘筠筠,张军,赵明冬.基于stc89c52单片机的自动电阻测量仪[J].电子世界,2012(5):31-33.
[4]李德尧,张宇驰,徐小鹏,赵自鹏.基于单片机的自动电阻测量仪设计[J].仪表技术,2012(1):16-24.
[5]顾卓璟,张兴敢,唐岚,柏业超.一种高精度电阻测量仪系统设计[J].现代电子技术,2012(3):184-187.