隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字式測(cè)量技術(shù)在電線電纜測(cè)試領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用， 在現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)中提高，已經(jīng)規(guī)定了可以采用電橋以外的其它電子測(cè)量?jī)x器作為導(dǎo)體直流電阻的測(cè)試設(shè)備，可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來的特性，各種高性能的數(shù)字式直流電阻測(cè)量?jī)x（數(shù)字式低阻計(jì)）將會(huì)逐步取代該領(lǐng)域中雙臂電橋的地位交流，使得測(cè)量工作更加快速、準(zhǔn)確信息化、方便形勢。上海遠(yuǎn)中電子儀器廠于 2004 年開始研制 PC36 系列直流電阻測(cè)量?jī)x，作為一種電線電纜電性能試驗(yàn)的設(shè)備取得明顯成效，該儀表的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：
1.表的主要技術(shù)性能：測(cè)量范圍約定管轄、測(cè)量電流、準(zhǔn)確度創新的技術、靈敏度發揮、分辨力等應(yīng)全面滿足國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T3048.2 《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第 2 部分：金屬材料電阻率試驗(yàn)》 及 GB/T3048.4 《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第 4 部分：導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》 中對(duì)電阻測(cè)試設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)要求。
　　2.為了方便用戶操作快速增長，在儀表的附加功能中添置了 GB/T3048.2 及 GB/T3048.4 推薦的一些特殊功能及測(cè)量方法開放以來，如反向電流測(cè)量、倍率電流測(cè)量高質量、熱電勢(shì)平衡結構不合理、導(dǎo)線溫度校正等功能。
3.儀表有幾種派生型號(hào)逐步改善，以適應(yīng)不同規(guī)格電線電纜生產(chǎn)廠的需要意見征詢。儀表的技術(shù)指標(biāo)和功能設(shè)置以適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求為主，以滿足用戶的需要為主大大提高，做到既是充分的又是必要的的必然要求，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)較高的性能價(jià)格比融合。
經(jīng)過一年多時(shí)間的研制研學體驗、試用和改進(jìn)核心技術，該儀表已正式面世 , 其間得到了上海電纜研究所與上海南洋電材有限公司的大力支持和幫助連日來。經(jīng)測(cè)試流程，儀表的技術(shù)性能*達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)搶抓機遇。本文主要介紹該儀表的特點(diǎn)設計、研制工作中所克服的技術(shù)難點(diǎn)求索、儀表的主要技術(shù)性能交流研討、附加功能更加完善、基本參數(shù)以及實(shí)際使用效果。
1 主要技術(shù)性能 1.1 測(cè)量范圍及分辨力 在 GB/T3048.2 5.2.1 條規(guī)定了導(dǎo)體電阻測(cè)量的下限值為 10 -5 Ω，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的要求給儀表的設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)支撐作用， 10 -5 Ω數(shù)量級(jí)的電阻是個(gè)什么概念日漸深入？截面在 172mm 2 至 1724mm 2 范圍內(nèi)的 1m 長的銅導(dǎo)線在 20 ℃ 時(shí)的電阻值就落在 10 -5 Ω數(shù)量級(jí)范圍內(nèi) （ 10.0—99.9 μΩ ） ， 考慮到GB/T3048.2 中電阻率測(cè)試允許誤差 0.15% 及 GB/T3048.4 中導(dǎo)體電阻測(cè)試允許誤差 0.5% 的要求同時，儀表讀數(shù)的有效位應(yīng)不少于 4 位可靠保障，（ 3 位有效讀數(shù)在zui不利的情況下，zui后一位變化 1 個(gè)字的量化誤差設計標準，可能造成 1% 的測(cè)量誤差）開展，這就要求儀表的zui高分辨力達(dá)到 10 -8 Ω（ 0.01 μΩ）。
綜觀現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表 , 水平zui高的如 SB2232 型直流電阻測(cè)量?jī)x發揮重要帶動作用、 ZY9858 型數(shù)字微歐計(jì)等意向，其zui低量程為 2 m Ω， zui高分辨力為 0.1 μΩ重要方式， 如果測(cè)量截面超過 172mm 2 1m 長的銅導(dǎo)線開展面對面，電阻值在 100 μΩ以下， 儀表讀數(shù)僅有 3 位有效數(shù)字非常重要，示值僅為該檔量程的 1/20 以下進一步提升，這顯然是不能符合測(cè)量準(zhǔn)確度要求的。由此可見營造一處，現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表的測(cè)量范圍和分辨力尚不能滿足全系列電線電纜的測(cè)量要求改革創新，必須進(jìn)一步提高。 PC36 系列直流電阻測(cè)量?jī)x設(shè)置了 200 μΩ量程 , 是現(xiàn)有產(chǎn)品的十分之一 , 該量程的分辨力為 0.01 μΩ取得顯著成效，是現(xiàn)有產(chǎn)品的十倍新模式，當(dāng)被測(cè)電阻大于或等于 10 -5 Ω時(shí)，儀表保證有 4 位以上的有效讀數(shù)不容忽視，可以滿足 全系列電線電纜的測(cè)量要求 組織了。
1.2 測(cè)量靈敏度 電線電纜測(cè)試人員都知道，要提高電橋測(cè)量結(jié)果的分辨力有兩個(gè)途徑說服力，其一是加大測(cè)量電流搶抓機遇，其二是提高電橋的指零裝置 — 檢流器的靈敏度，在數(shù)字式低阻表中情況也大致如此表示。由于電流加熱效應(yīng)以及標(biāo)準(zhǔn)電阻容許流過電流值的限制全面闡釋，測(cè)量電流的提高幅度是有限的，zui大值在 10A 左右競爭力所在，根據(jù)歐姆定律： R=U / I 引人註目，在 I = 10A 的測(cè)量電流下，儀表的電阻測(cè)量分辨力要達(dá)到 0.01 μΩ溝通機製，儀表的電位端電壓靈敏度必須達(dá)到 0.1 μ V , 比現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表的zui高電壓靈敏度 1 μ V 提高了 10 倍好宣講。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，本 儀表的設(shè)計(jì)者采用技術(shù)特制了高靈敏、低噪聲的納伏放大器生動，其電位輸入端的zui高靈敏度為 70.7nV （ 0.0707 μ V ） 新型儲能，就電壓靈敏度與噪聲特性這一點(diǎn)來說創新能力，本儀表已經(jīng)達(dá)到了 6 1/2 位高性能數(shù)字電壓表所能達(dá)到的水平新品技。高靈敏度放大器的作用就如同給電橋的檢流器前加裝了一臺(tái)靈敏度*的光電放大器一樣，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量電流與同類儀表相同求得平衡，而分辨力卻提高 10 倍的目標(biāo)紮實做。

　　1.3 測(cè)量電流的選擇 在電線電纜導(dǎo)體電阻的測(cè)量中，選擇合適的測(cè)量電流是至關(guān)重要的綜合措施，這是因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象銅線或鋁線的電阻率具有很高的溫度系數(shù)可靠保障，測(cè)量電流過大會(huì)引起導(dǎo)線發(fā)熱，從而造成測(cè)量超差設計標準，在 GB/T3086.4 第 5.6 條中有銅導(dǎo)線測(cè)量電流密度不大于 1.0A/ mm 2 的規(guī)定開展；但是測(cè)量電流過小又會(huì)嚴(yán)重影 響儀表的靈敏度與分辨力，同樣對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度不利發揮重要帶動作用。本儀表具有 多電流測(cè)量功能意向，各個(gè)量程設(shè)置了不同的測(cè)量電流可供選擇，并在儀表面板上標(biāo)明文化價值。儀表設(shè)有“常規(guī)”與“低電流”兩種測(cè)量狀態(tài)形式，可以通過面板開關(guān)加以選擇，儀器在“常規(guī)”測(cè)量狀態(tài)（常規(guī)測(cè)量電流）有六檔量程有所應，具有測(cè)量準(zhǔn)確性高足了準備、抗干擾性能好的特點(diǎn)；在“低電流”測(cè)量狀態(tài)（低測(cè)量電流著力提升、高靈敏度）也有六檔量程 深刻內涵，具有較高的測(cè)量靈敏度與分辨力傳遞。 該性能克服了目前數(shù)字表及某些電橋與數(shù)字式低阻表測(cè)量電流不能調(diào)節(jié)，而且在某些檔位電流偏大引起被測(cè)導(dǎo)體發(fā)熱 , 電阻值隨著測(cè)量時(shí)間的增加向上漂移的缺陷深入闡釋，這一點(diǎn)在微細(xì)導(dǎo)線測(cè)量時(shí)尤為重要相關性，例如直徑為 0.05mm 的銅導(dǎo)線 , 截面約為 2 × 10 -3 mm 2 , 1m 的電阻值約為 8.8 Ω ,按 GB/T3086.4 的要求計(jì)算 , 該導(dǎo)線的測(cè)量電流應(yīng)不大于 2mA, 在現(xiàn)有數(shù)字式低阻表中 , 20 Ω量程的測(cè)量電流一般為 10mA, 有的甚至高達(dá) 100mA, 大大超過了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電流范圍 , 導(dǎo)線將會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，在本儀表中物聯與互聯，則可選擇 20 Ω“低電流”量程穩定，測(cè)量電流僅位為 1 mA ，*符合標(biāo)準(zhǔn)的要求紮實。

　　儀表各測(cè)量檔位的測(cè)量電流見表 1

表1

　　2.1 倍率電流測(cè)量功能 為了方便用戶實(shí)施 GB/T 3048.4 第 5.6 條中用比例為 1 ： 1.41 的兩個(gè)測(cè)量電流分別測(cè)試樣電阻值重要性，以判定是否發(fā)生溫升超標(biāo)的方法又進了一步，本儀表設(shè)置有比例為 0.707I ： 1.00I ： 1.41I 三檔電流可供選擇（其中 I 為額定電流），比例電流的切換即刻完成多元化服務體系，避免了調(diào)節(jié)外部電流源的繁瑣操作規劃。如果 1.00I ： 1.41I 倍率電流測(cè)量的結(jié)果判定電流過大，數(shù)據(jù)無效深度，則可再一次進(jìn)行 0.707I ： 1.00I 倍率電流測(cè)量（兩者的比例仍為 1.41 倍）帶動擴大，如變化量小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值，表明在 0.707 I 條件下的測(cè)量結(jié)果有效開拓創新，避免了為了降低測(cè)量電流而改變量程檔位 , 造成測(cè)量精度及分辨力的損失持續發展。
2.2 外部熱電勢(shì)平衡功能 在電線電纜導(dǎo)體電阻的測(cè)量夾具，其電位端的接觸刀口常用黃銅材料制成促進善治，與銅擴大、鋁導(dǎo)線材料之間有較高的接觸熱電勢(shì)，在測(cè)量過程中由于環(huán)境溫度不可能*均衡發揮效力，在測(cè)試夾具上安裝導(dǎo)線時(shí)新格局，人體也不可避免地會(huì)接觸到并加熱電位結(jié)點(diǎn)，由此產(chǎn)生的熱電耦電勢(shì)責任製，會(huì)對(duì)高靈敏度的測(cè)量產(chǎn)生干擾十分落實，使測(cè)量結(jié)果發(fā)生偏移。
為了降低電位端的外部接觸電勢(shì)與熱電勢(shì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響規則製定，本儀表設(shè)置了外部電勢(shì)平衡調(diào)節(jié)裝置製造業，通過平衡調(diào)零，可以抵消在測(cè)量回路中的熱電耦電勢(shì)關規定，該方法是 GB/T 3048.2 第 6.5.3 條推薦的方法之一發展基礎。
2.3 反向電流測(cè)量功能 根據(jù) GB/T 3048.4 第 5.5 條規(guī)定，當(dāng)試樣電阻小于 0.1 Ω 時(shí)建強保護，應(yīng)將電流反向再測(cè)一次同期，然后取算術(shù)平均值。這是消除測(cè)量回路中的熱電耦電勢(shì)的又一種簡(jiǎn)單有效的方法使命責任，同時(shí)也消除了儀表測(cè)量回路自身的電壓零點(diǎn)飄移效果，因此使用，正、反兩次測(cè)量的平均值密度增加，比單次測(cè)量結(jié)果有更高的準(zhǔn)確度與可靠性有效性。在用雙臂電橋電橋測(cè)量導(dǎo)體電阻時(shí)，該功能是通過切換外部換向閘刀實(shí)現(xiàn)的機遇與挑戰，而在現(xiàn)有的數(shù)字式低阻表中廣泛關註，為了防止電感性負(fù)載產(chǎn)生的反電勢(shì)損壞儀表，其輸入回路往往接有反向保護(hù)二極管集成技術，因此就能壓製，是不容許電流反向的，無法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的操作適應能力。本儀表中采用技術(shù)更優美，特殊設(shè)計(jì)了雙向電流保護(hù)電路，既防止了反電勢(shì)對(duì)儀表的危害足了準備，同時(shí)又允許進(jìn)行反向電流測(cè)量合作關系，并在儀器內(nèi)部設(shè)置了大功率換向繼電器，通過面板開關(guān)實(shí)施電流換向操作深刻內涵，正、反向讀數(shù)瞬時(shí)可得融合，操作簡(jiǎn)捷深入闡釋、使用方便。
2.4 銅穩中求進、鋁導(dǎo)線溫度校正功能 當(dāng)試驗(yàn)環(huán)境溫度在 15-25 ℃范圍內(nèi)統籌，用戶只要將 PC36C 或 PC36D 的溫度校正開關(guān)設(shè)置為環(huán)境溫度的實(shí)際值 （ 步進(jìn)值為 0.1 ℃ ） ，儀表將被測(cè)銅線或鋁線的電阻值根據(jù) GB/T 3048.4 推薦的公式自動(dòng)換算到該導(dǎo)線在基準(zhǔn)溫度 20 ℃時(shí)的電阻值協同控製，免去了用戶溫度換算操作振奮起來，使用更為方便。