新来的徒弟拿仪器测完一组触头,回头问了个挺实在的问题:这么个小盒子凭什么能读出几十微欧。道理说穿了就是中学物理,难的地方在于把电流做大、把毫伏级电压测准,还有那一层看不见的氧化膜。

回路电阻测试仪
直流压降法的基本回路
1. 基本公式:仪器向被测回路注入一个已知的直流电流,测出回路两端的电压降,按欧姆定律算出电阻。道理简单,难的是把电流做大、把电压测准。
2. 电压量级:触头回路电阻在几十到几千微欧,100安电流下压降只有几毫伏到几百毫伏。要把毫伏级电压测准,放大器噪声、导线热电势、接触电势都得压下去。
四线制把夹子接触电阻摘出去
1. 接线分工:功率端子走电流,电压端子只取样。电压回路输入阻抗很高,流过电压线的电流微乎其微,电压线自身的压降和它与试品的接触电阻都不进入结果。
2. 夹法错误:把电压线直接夹在电流线上,测到的就是电流线的压降加上线夹接触电阻,比触头本身大得多。说明书里反复强调的这一条,现场翻车的却最多。
恒流源靠什么顶住电流不掉
1. 闭环调节:恒流电源实时采样输出电流,与设定值比较后调节功率器件的导通,负载在一定范围内变化时把电流拉回设定值,全程不需要人工干预。
2. 顶到上限:电源输出电压有上限,手持机一般几伏,大型设备最高12伏。回路总电阻太大时电压到顶,电流就稳不住,屏幕上的电流数会明显低于设定值,这时读数不可信。
接触电阻由收缩电阻和表面膜组成
1. 收缩电阻:触头的接触面微观上凹凸不平,真正导电的只有少数凸起的斑点,电流线在这些斑点处收缩变窄,产生的附加电阻就是收缩电阻。接触压力越大,斑点被压平得越多,这一项就越小。
2. 表面电阻:接触面上附着的氧化膜、硫化膜、油污和尘埃形成的电阻称为表面电阻。两者串联构成接触电阻,测量值偏大时往往先要分清是哪一部分在作怪。
镀银层与氧化铜膜的导电差别
1. 银的特点:触头表面镀银是行业惯例,银的氧化膜导电性依然不错,不会明显抬高读数;银层磨掉后露出的铜基体氧化,电阻率会成倍上升,这才容易出问题。
2. 膜层厚度:氧化膜厚度达到几十纳米时,小电流几乎穿不过去,读数能高出正常值几倍;电流加大到一定程度膜层被击穿,读数反而回到正常,这正好解释了为什么必须大电流测量。
规程为什么卡在100安这条线
1. 标准的规定:国家标准规定开关回路电阻测试必须使用100安以上直流电流,就是为了保证有足够能量突破表面膜,让测量反映金属本体的接触状态。
2. 电流上限:电流也不是越大越好。过大会让触头明显发热,电阻率随温度上升,读数偏高;还会加速触头磨损。常规测量100安起步,特殊设备才上200安以上。
从电压电流到微欧读数
1. 信号链路:取样电压经高共模抑制的差分放大,再由模数转换器数字化,处理器用实测电流和电压算出电阻值,直接以微欧为单位显示。
2. 分辨能力:台式机最小分辨率到0.01微欧、手持机0.1微欧,0至3000微欧的量程覆盖绝大多数开关。分辨率越高,越容易分辨逐年变化的细微趋势。
常见问答
问:为什么不用交流电流测量?
答:交流会在回路中产生感抗,触头结构和周围金属件都会引入附加阻抗,读数不再是纯电阻。直流压降法测的是实打实的电阻值,也便于与规程和历年数据对比,所以规程统一规定用直流。
问:电压线夹在电流线外侧还是内侧?
答:内侧。电压取样点必须落在两个电流夹之间,且尽量靠近触头本体。夹到外侧就把电流夹的接触电阻和一段触头臂算了进去,读数虚高,在粗大的触头臂上尤其明显。
问:测出来的数包含触头臂本身的电阻吗?
答:包含。回路电阻测的是两个电压夹之间所有导电部分的串联值,触头臂、软连接、接线端子都在里面。判定时与出厂值和历年数据比的是同一个整体,只要夹法一致就有可比性。
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