黄以安 1 ，夏凯荣 2 ，曲巍 3

2 主要技术性能

2.1 测量范围及分辨力
　　IEC 60468 规定了电阻的下限值为 0.00001 Ω ( 10 -5 Ω )， 允许测量误差 0.15% 。 这个看似简单的要求，给仪表的设计带来了新的挑战。为满足标准的全面要求， 仪表读数的有效位应不少于 4 位，这就要求仪表的最高分辨力达到 10 -8 Ω（ 0.01 μΩ）。 综观现有的数字式低阻表 , 电阻值在 100 μΩ以下时，通常 仪表读数仅有 3 位有效数字，示值仅为该档量程的 1/20 以下，这显然是不能符合测量准确度要求的。
　　PC36 系列直流电阻测量仪设置了 200 μΩ量程 , 该量程的分辨力为 0.01 μΩ，当被测电阻大于 10 -5 Ω时，仪表保证有 4 位以上的有效读数，可以满足 全系列电线电缆产品的测量要求 。

2.2 测量灵敏度
　　众所周知，要提高电桥测量结果的分辨力有两个途径，其一是加大测量电流，其二是提高电桥的指零装置 — 检流器的灵敏度，在数字式低阻表中情况也大致如此。由于电流加热效应以及标准电阻容许流过电流值的限制，测量电流的提高幅度是有限的，最大值在 10A 左右，仪表的电阻测量分辨力要达到 0.01 μΩ，其电位端电压灵敏度必须达到 0.1 μ V , 而现有的数字式低阻表的最高电压灵敏度仅 1 μ V 。为了突破这个技术难点，本 仪表的设计者采用最新技术特制了高灵敏、低噪声的纳伏放大器，其电位输入端的最高灵敏度为 70.7nV ( 0.0707 μ V ) ，就电压灵敏度与噪声特性这一点来说，本仪表已经达到了 6 1/2 位高性能数字电压表所能达到的水平。高灵敏度放大器的作用就如同给电桥的检流器前加装了一台灵敏度极高的光电放大器一样，实现了测量电流与同类仪表相同，而分辨力却提高 10 倍的目标。

◆ 测量电流的选择
　　在电线电缆导体电阻的测量中，选择合适的测量电流是至关重要的，这是因为被测对象的电阻具有很高的温度系数，测量电流过大会引起导线发热，从而造成测量超差。
　　本仪表具有 多电流测量功能，设置了不同的测量电流可供选择。仪表设有“常规”与“低电流”两种测量状态，可以通过面板开关加以选择。其中 “常规”测量状态有六档量程，具有测量准确性高、抗干扰性能好的特点；“低电流”测量状态也有六档量程 ，具有较高的测量灵敏度与分辨力。 该性能克服了目前某些电桥与数字式低阻表测量电流不能调节，而且在个别档位测量电流偏大引起被测导体发热 , 电阻值随着测量时间的增加向上漂移的缺陷，这一点在微细导线测量时尤为重要，敬请检测人员关注。

◆ 测量准确度与稳定性
　　为了提高测量准确度与稳定性， 仪表采用了创新设计的数字比例式测量电路，其工作原理是通过仪表内高精度 A/D 转换器，将被测电阻与仪表内置的标准电阻作比例运算，并将运算结果以 4 1/2 位的方式进行显示。与目前数字式低阻表常用的恒流源 — 电压表方式不同，本仪表读数的最终表达式与测量电流大小无关，仅与被测电阻与标准电阻的电阻值有关，这一点与电桥的测量原理相仿，因此本仪表具有与双臂电桥相似的高准确度与高稳定性。由于测量结果在一定的范围内与测量电流大小无关，也使得仪表的多电流测量以及倍率电流测量功能得以实现。
　　仪表的基本误差及准确度等级见表 1, 大致比同类产品提高了一个等级，可以满足 GB/T 3048.2 中 电阻测试允许误差 0.15% 以及 GB/T 3048.4 中导体电阻测试允许误差 0.5% 的要求。

表 1

3 附加功能简介

3.1 倍率电流测量功能
　　IEC 60468 第 6.1.3.1 条第三段规定：“试验由测量电流产生的热是否引起过大的温升时，需再进行一组测量，测量电流应增加 40 ％。如果这些增测的平均值超过用较低测量电流测得的平均值的 0.06 ％，这时温升是太大了。应以足够低的电流重新进行测量，以致电流增加 40 ％时，不会引起太大的温升。”
　　为了方便用户实施上述用比例为 1 ： 1.4 的两个测量电流分别测试样电阻值，以判定是否发生温升超标的方法，本仪表设置有比例为 0.707I ： 1.00I ： 1.41I 三档电流可供选择（其中 I 为额定测量电流），比例电流的切换即刻完成，避免了调节外部电流源的繁琐操作。这是实用性功能之一。

3.2 外部热电势平衡功能
　　修改版 GB/T 3048.2 第 6.2.5 条规定：“应注意消除接触电势和热电势引起的测量误差。……也可采用平衡点法（补偿法），检流计接入电路后，在电流不闭合的情况下调零，达到闭合电流时检流计上基本观察不到冲击。”
　　在电线电缆导体电阻的测量夹具，其电位端的接触刀口常用黄铜材料制成，与铜、铝导线材料之间有较高的接触热电势，在测量过程中由于环境温度不可能完全均衡，或在测试夹具上安装导线时，人体也可能会接触到电位结点，由此产生的热电势，会对高灵敏度的测量产生干扰，使测量结果发生偏移。
　　为了降低电位端的外部接触电势与热电势对测量结果的影响，本仪表设置了外部电势平衡调节装置，通过平衡调零，可以抵消在测量回路中的热电耦电势，取得很好的效果。这是实用性功能之二。

3.3 反向电流测量功能
　　根据 GB/T 3048.4 第 5.5 条规定，当试样电阻小于 0.1 Ω 时，应将电流反向再测一次，然后取算术平均值。这是消除测量回路中的热电势的又一种简单有效的方法，同时也消除了仪表测量回路自身的电压零点飘移。在用双臂电桥电桥测量导体电阻时，该功能是通过切换外部换向闸刀实现的；现有的数字式低阻表中，为了防止电感性负载产生的反电势损坏仪表，其输入回路往往接有反向保护二极管，因此，是不容许电流反向的，无法实现标准要求的操作。
　　本仪表中采用专利技术，特殊设计了双向电流保护电路，既防止了反电势对仪表的危害，同时又允许进行反向电流测量，并在仪器内部设置了大功率换向继电器，通过面板开关实施电流换向操作。正、反向读数瞬时可得，操作简捷、使用方便。这是实用性功能之三。

◆ 铜、铝导线温度校正功能
　　修改版 GB/T 3048.4 增加了第 6.2.2 条，引入温度校准系数 Kt （将 GB/T 3956 “电缆的导体”认可的 Kt 直接引用过来），这是因为温度校准是电缆标准中导体电阻校准到 20 ℃所必须的参数。
　　当试验环境温度在 15-25 ℃范围内，用户只要将本仪表 ( PC36C 型 ) 的温度校正开关设置为环境温度的实际值 ( 步进值为 0.1 ℃ ) ，则会显示被测铜线或铝线基准温度 20 ℃时 的电阻值（根据 GB/T 3048.4 推荐的公式自动换算）， 免去了用户温度换算操作，使用更为方便。 这是实用性功能之四。

4 仪表的实际使用效果

4.1 国家电线电缆检验中心用于型式试验
　　该中心率先使用 PC36 型直流电阻测量仪，有 PC36B 和 PC36A 两台仪器。这两台仪器经一年多运行考验，检测数据稳定。具有使用方便，测量速度快，可靠性好等优点表 2 列出对不同试样、在相同条件下检测，与 QJ36 电桥的对比实验。

表 2

4.2 上海南洋电材有限公司用于例行试验
　　2005 年 7 月 , 该公司使用 PC36A 型直流电阻测量仪以来，发现比先前所使用的 QJ57 型直流电阻电桥，在测量导体直流电阻的测试速度上加快了。否则，延长了测量时间，导线因此也会受热而影响数据的准确性。 PC36A 型直流电阻测量仪，还具有“ 倍率电流测量、外部热电势平衡、反向电流测量”等实用性功能，在仪器的面板上转换，操作简便，效果显著。
　　再以一根铜导体为例： QJ57 型直流电阻电桥测得 3.355m Ω；用 PC36A 型直流电阻测量仪在 1.00I 倍率电流档下测得 3.354m Ω，反向电流测量为 -3.354m Ω，用 1.41I 倍额定电流下测得 3.355m Ω。虽然测量数据几乎相同，但后者具备国家标准中所要求的反向电流下和倍率电流下的测量功能。特别是用 QJ57 型电桥测量 100mm 2 以上导体直流电阻时，总是出现仪表反应迟钝，后 3 位调节档位无明显反应现象；现在用 PC36A 测量仪检测就没有此类现象发生，显示数据灵敏度不减。 PC36A 型直流电阻测量仪最大优势在于测量小于 2.5mm 2 或大于 300mm 2 导体测量时，仍具有可靠性。
　　通过上述大量实验，说明该仪器测量便捷快速、试验性能稳定、可靠，反映数据更真实， 提高测试准确度， 而且更符合修改版 GB/T3048 中对金属材料电阻率和导体直流电阻试验的要求， 可作为升级换代的产品。