低電阻測試注意事項
磐石測控研發(fā)生產的力學檢測儀器(荷重曲線儀、三軸荷重曲線機、插拔力試驗機、全自動扭力試驗機、彈簧試驗機、)低電阻測試時,測試電阻阻值一般在毫歐級別,此時要測試的電阻值與導線,連接器的電阻相當,常規(guī)的二線制測量會引入導線及連接器電阻。
常規(guī)的二線測量電阻原理如下圖:
采用恒流源測量方式,R1和R2為導線電阻,R3與R4為測試件與測量儀器之間的接觸電阻(一般為測試夾、測試針),實際測量電阻值為R1+R2+R3+R4+Rx的總和;
在測量歐姆級以上電阻時,Rx遠大于R1-R4,接觸電阻與線阻可以忽略不計;R1-R4常規(guī)值為10mΩ-200mΩ之間,在測量mΩ電阻時此部分不能忽略,需要想辦法消除。
在一般的測量系統中,測量人員可以通過加粗導線,降低導線長度的方式減小R1和R2,或清零的方式消除R1和R2;使用加粗測試針,加大接觸面積減小R3和R4;可以滿足一般系統的要求(此時默認R1R2不變,實際使用若通過測試電路較大如0.1A以上,會造成導線發(fā)熱R1R2變化大,從而嚴重影響測量精度)。
二線制測量方式簡單,接線也簡便,容易理解;實際即使按照上述方式消除R1-R4也會經常出現測量出錯的情況,常見的兩種測量出錯如下:
1、測試針不穩(wěn)定導致的測試結果不穩(wěn)定
一個常見的測試針如上圖所示,由針芯,彈簧,針筒構成;理論測試情況下,電流經過針芯,彈簧,針筒流向測試導線,測試針的電阻由這三者組成,一般20-150mΩ不等,理論上為固定值;
實際測量時,由于測試針角度,受力方向,產品位置等因素影響,會造成針芯與針筒直接接觸,而且接觸的接觸面積每次不一樣(不穩(wěn)定),造成接觸電阻的不穩(wěn)定,最終表現為同一產品測試多次電阻值誤差大,有時OK有時NG,實際在使用現場有出現誤差100mΩ以上的情況,即使表現好,誤差也有10mΩ出現。
圖 兩種可能的電流方向造成接觸電阻不穩(wěn)定
測試針的多次使用會加劇針筒與針芯之間的摩擦,從而加劇測量不穩(wěn)定。解決此問題的方法之一是使用一體式探針(針頭與針尾直連,一起動作):
2、接觸面老化或有污漬
1)測試針接觸面有污漬,造成測試電阻增大
2)測試產品接觸表面有污漬,造成測試電阻增大
常規(guī)解決方法:使用去漬水擦試表面即可。生產上做到定時定次數清潔測試針及測試治具。
以上為二線制測量方式的問題,實際為追求更高的測試精度,更多的是使用四線制的測量方法,可以有效的消除導線電阻及接觸電阻帶來的影響。
四線制的測量方法如下圖:
多引入兩條導線,測量電壓時直接從產品表面截取電壓,此時可以完全消除導線電阻與接觸電阻。
固定的恒流源I流經測試件,因電壓測試端內部使用的是高阻抗測試運放,即使線阻非常大,也可以完全消除導線及測試針的影響。
實際應用時,因為測試空間、電流、導線布置等多方面的原因,很多測試設備在測量低電阻時,仍不得不采用二線制的測量方法,使用時,應特別留意重點可能導致出現問題的地方,盡可能提高測試精度。
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