利用一个精密电阻校准数字电桥的各个档位

langyan

从JJ那里订的塑封电阻今天收到了，找出买来就没怎么出力的数字电桥测量阻值，想要测试电阻是效率。测试结果见表一。测试所用设备：LW-2811CLCR数字电桥，环境温度：12℃
表一：

标称值	2k525	5k000	10k000	16k000	20k000	40k000	50k000	60k000
实测值k	2.5387 2.5392	5.001	10.000 10.002	16.003	20.004 20.007	39.94	49.93	59.92
误差%	0.542 0.562	0.02	0 0.02	0.02	0.02 0.04	-0.15	-0.14	-0.13
数量	几个	几个	>100	1个	几个	几个	几个	几个

从表一可以看出，10k电阻数量比较大，而测试结果离散性非常小，就是最后一位在0和2之间跳动，说明这批电阻的精度和准度超过了我的电桥的测试能力。那么为什么2k525的测量结果与标称值相差那么大呢？是测试设备的误差还是这几个电阻老化严重？再看5k000的测量结果相差很少，就拿出两个2k525串联，测量结果为5.050k，证明2k525测量结果与标称值的偏离是电桥的测量误差。
通过测量规律来看高值偏低、低值偏高，根据y=kx+b的理想公司，怀疑b值引入误差，将表笔再次短接，显示为零。按清零键，再次测试2k525，结果不变，突然想起JJ送我的两个0.047Ω电阻，标称精度为5%，正可用来测量电桥的零点灵敏阈值，神了，测量显示0.047Ω，证明不是零值偏差和零值灵敏度的问题。而且测量结果比较准确，初步得出结论：这个电桥在低值正常，中值正常，高值偏低，2.5k处的误差却出奇的大。是否超出仪器的误差设计范围呢？找到说明书，标称误差优于0.25%，显然只有2.5k处严重超差，那就要怀疑其他未测试到的点的测量误差是否比2.5k处还要恶劣，恶劣到什么程度呢？
因为阻值种类有限，该怎么测量呢？既然5k测量结果是准确的，就以5k为基础，找来5个1k的金属膜电阻串联，测得结果4.993k，因为接近5k，认为4.993k是这五个电阻串联的真值。然后分别测量5个电阻，结果见表二。
表二：5个1k电阻的分别测量结果

序号	甲	乙	丙	丁	戊
测量值k	1.0006	1.0040	1.0040	1.0086	1.0017

将表二的数据相加得到5个电阻在1k处测量值5.0189，则电桥在1k处的测量误差为：（5.0189-4.993）/4.993×100=0.518%
然后将1k处的测量值修正，作为真值，测量100Ω处的误差，即用10个标称100Ω的金属膜电阻串联测得结果1.0021k，然后单独测量每个电阻，结果见表三
首先把10个100Ω串联结果1.0021k进行修正，
求得真值为1.0021k/（1+0.518%）=0.99694k
然后将10个100Ω电阻分别测量结果累加得到电桥在100Ω处的测量值：996.14Ω
则电桥在100Ω处的测量误差为：
（996.14-996.94）/996.94×100%=-0.08%

表三：10个100Ω电阻的分别测量结果和递加串联结果

序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
测量值Ω	99.70	99.62	99.82	99.73	99.61	99.45	99.71	99.67	99.29	99.54
递加串联测量值 Ω	199.32
	300.9
	401.3
	501.4
	601.6
	701.9
	802.2
	902.0
	1.0021k

注：递加串联测量值是所占的表格宽度对应序号的电阻串联

最后以100Ω处为基础，求得各电阻的真值，根据递加串联测量值分别求得电桥在200～1000Ω处的测量误差结果见表4
因为测量和计算同步进行，用时较多，所以最后又一次测量10个电阻串联结果1.0021k，和开始测量时一致，说明在100～900Ω的整个测量过程中电阻的稳定性误差和电桥本身的漂移都没有影响测量结果。
表四：电桥在100～1000Ω各点处的测量误差

测量点	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
误差%	-0.08	-0.08	0.508	0.529	0.505	0.533	0.530	0.533	0.522	0.518

按照相同理论可以测试100k以上各测量点的测量误差。干到这里，也累了。以后有时间再测吧。
据此，只要你有一个足够精密的电阻，就能对你的高位电阻表进行校准，特将此法贡献朋友，不值一哂。见笑见笑。

csclz

顶一下再细看

hu8421

测量电阻最好不要用电桥(交流),一是频率难控,二是波形失真大,三是电阻保证纯电阻也难,电桥一般适合测量电感和电容,测电阻只是它的一种附加功能,再说电桥的测量精度都不高,好点的也只能保证0.1-0.05级。

zjinkui

文章写的很仔细，慢慢看

redtony

方法不错，不过电阻要用万用表测，阻抗可以用电桥。

lymex

文章写的比较用心，所用的方法尽管简单，但很好用。实际上，计量界也一直是类似这样做的，所用的工具就是电阻转移标准，是10个或12个阻值一样的精密电阻串联在一起，但用接线柱全部引到外边，可以分别用，也可以选几个用，更可以并联使用，完成从0.1R到10R的多种电阻的转移测试，而且精度相当高。下图是SR1010，转移精度是1ppm，也就是0.0001%。

thy888

可以向高端阻值转移吗？

langyan

谢谢加精鼓励。
高位表还在路上，手里4位半的表没办法消除表笔误差，电桥没怎么用过，正好测试一下。
每次打开网页都有类似提醒的铃声，可不知哪里有提醒。
to：thy888
可以向高端转移。
假设10k为基准
用10个10k的电阻分别测量，作为真值，10个串联就可以测量100k档位的误差，10个100k，分别测量，以100k档位误差修正，作为真值，串联测试1M档位，以此类推

yjm2000

有提醒的铃声说明你有新的短消息！

lymex

引用第6楼thy888于2010-01-13  21:57发表的  :
可以向高端阻值转移吗？

SR1010可以双向的。例如100k的（10个），并联就是10k，与标准的10k对比后，再串联起来，就是1M了，而这种方式可以保证10k和1M之间的1:100的差别<1ppm。
实际上，1：100都是这样传递的，从1欧到100，再到10k、1M、100M，因此这个链条比10欧、100k、10M的要准。
以前传递都用高联9350，传递一次的误差仅有0.05ppm（附图），但现在都用DCC了。

chen188588

顶一下再细看

hu_lin

记号一下

bg7vi

学习了！

快乐

看了又看，学习了!

满江红

请教：

         电桥的电容挡如何校准？

liming2999

hu8421 发表于 2010-1-13 20:02
测量电阻最好不要用电桥(交流),一是频率难控,二是波形失真大,三是电阻保证纯电阻也难,电桥一般适合测量电感 ...

所言极是，一般测电阻使用的是DCR直流电桥，而且这种方法校准低精度的表还行，高精度的人为影响就太大了。

hkl

感谢楼主分享收藏学习。

chenxinhevip

来看看！！！！

5809837

好文章不错 支持一下

zong

楼主采用的是同标称值替代法。同一个被测物在同一个测试环境接近的一段时间，用同一个标准器的不同量程精度进行测量，但是有如下几点可能会带来误差。
1.测量的必须是大电阻，10个电阻单独测量相加和10个串联起来测总的值，每个电阻串联的时候接触点也是有误差的，如果测试电阻mΩ级别的肯定是无法忽略的。
2.每次进行操作测量的时候都会有一定的系统误差，可能是正向也可能负向的，而且不排除某次操作不当引入操作误差。
3.每次测量的重复性也需要考虑，特别是精度比较低的量程，可能数值重复性的标准偏差比较大。
4.如果该标准器低电阻的精度高，高电阻精度低，那么把这电阻分成10份，用精度高的低阻测量，再求和问题应该不大。但如果该标准器低电阻精度低，高电阻精度高，先把十个电阻用低阻测量，然后串联起来用精度高的高电阻档测量，然后根据每个电阻的权重进行比例分配，计算十个电阻的阻值，方法虽然可行，但因为低阻精度低，所测得每个电阻的权重肯定有较大偏差（相比高电阻精度），再进行分配的时候每个的偏差也都引入了。可以说这样测试每个的偏差平均了，无法很好的反应单个电阻阻值，当然肯定比直接用低阻测结果要准。
以上个人一点愚见。。