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磐石测控:低电阻测量注意事项

发布时间:2018-07-05 17:30:00

低电阻测试注意事项

磐石测控研发生产的力学检测仪器(荷重曲线仪、三轴荷重曲线机、插拔力试验机、全自动扭力试验机、弹簧试验机、)低电阻测试时,测试电阻阻值一般在毫欧级别,此时要测试的电阻值与导线,连接器的电阻相当,常规的二线制测量会引入导线及连接器电阻。

常规的二线测量电阻原理如下图:

采用恒流源测量方式,R1和R2为导线电阻,R3与R4为测试件与测量仪器之间的接触电阻(一般为测试夹、测试针),实际测量电阻值为R1+R2+R3+R4+Rx的总和;

在测量欧姆级以上电阻时,Rx远大于R1-R4,接触电阻与线阻可以忽略不计;R1-R4常规值为10mΩ-200mΩ之间,在测量mΩ电阻时此部分不能忽略,需要想办法消除。

在一般的测量系统中,测量人员可以通过加粗导线降低导线长度的方式减小R1和R2,或清零的方式消除R1和R2;使用加粗测试针,加大接触面积减小R3和R4;可以满足一般系统的要求(此时默认R1R2不变,实际使用若通过测试电路较大如0.1A以上,会造成导线发热R1R2变化大,从而严重影响测量精度)。

二线制测量方式简单,接线也简便,容易理解;实际即使按照上述方式消除R1-R4也会经常出现测量出错的情况,常见的两种测量出错如下:

 

1、测试针不稳定导致的测试结果不稳定

一个常见的测试针如上图所示,由针芯,弹簧,针筒构成;理论测试情况下,电流经过针芯,弹簧,针筒流向测试导线,测试针的电阻由这三者组成,一般20-150mΩ不等,理论上为固定值;

实际测量时,由于测试针角度,受力方向,产品位置等因素影响,会造成针芯与针筒直接接触,而且接触的接触面积每次不一样(不稳定),造成接触电阻的不稳定,最终表现为同一产品测试多次电阻值误差大,有时OK有时NG,实际在使用现场有出现误差100mΩ以上的情况,即使表现好,误差也有10mΩ出现。

图 两种可能的电流方向造成接触电阻不稳定

       测试针的多次使用会加剧针筒与针芯之间的摩擦,从而加剧测量不稳定。解决此问题的方法之一是使用一体式探针(针头与针尾直连,一起动作):

 

2、接触面老化或有污渍

       1)测试针接触面有污渍,造成测试电阻增大

       2)测试产品接触表面有污渍,造成测试电阻增大

       常规解决方法:使用去渍水擦试表面即可。生产上做到定时定次数清洁测试针及测试治具。

 


 

以上为二线制测量方式的问题,实际为追求更高的测试精度,更多的是使用四线制的测量方法,可以有效的消除导线电阻及接触电阻带来的影响。

四线制的测量方法如下图:

       多引入两条导线,测量电压时直接从产品表面截取电压,此时可以完全消除导线电阻与接触电阻。

       固定的恒流源I流经测试件,因电压测试端内部使用的是高阻抗测试运放,即使线阻非常大,也可以完全消除导线及测试针的影响。

 

       实际应用时,因为测试空间、电流、导线布置等多方面的原因,很多测试设备在测量低电阻时,仍不得不采用二线制的测量方法,使用时,应特别留意重点可能导致出现问题的地方,尽可能提高测试精度。


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