黃以安 1 ，夏凱榮 2 ，曲巍 3

2 主要技術性能

2.1 測量範圍及分辨力
　　IEC 60468 規定了電阻的下限值為 0.00001 Ω ( 10 -5 Ω )， 允許測量誤差 0.15% 。 這個看似簡單的要求，給儀表的設計帶來了新的挑戰。為滿足標準的全面要求， 儀表讀數的有效位應不少于 4 位，這就要求儀表的最高分辨力達到 10 -8 Ω（ 0.01 μΩ）。 綜觀現有的數字式低阻表 , 電阻值在 100 μΩ以下時，通常 儀表讀數僅有 3 位有效數字，示值僅為該檔量程的 1/20 以下，這顯然是不能符合測量準確度要求的。
　　PC36 系列直流電阻測量儀設置了 200 μΩ量程 , 該量程的分辨力為 0.01 μΩ，當被測電阻大于 10 -5 Ω時，儀表保證有 4 位以上的有效讀數，可以滿足 全系列電線電纜產品的測量要求 。

2.2 測量靈敏度
　　眾所周知，要提高電橋測量結果的分辨力有兩個途徑，其一是加大測量電流，其二是提高電橋的指零裝置 — 檢流器的靈敏度，在數字式低阻表中情況也大致如此。由于電流加熱效應以及標準電阻容許流過電流值的限制，測量電流的提高幅度是有限的，最大值在 10A 左右，儀表的電阻測量分辨力要達到 0.01 μΩ，其電位端電壓靈敏度必須達到 0.1 μ V , 而現有的數字式低阻表的最高電壓靈敏度僅 1 μ V 。為了突破這個技術難點，本 儀表的設計者采用最新技術特制了高靈敏、低噪聲的納伏放大器，其電位輸入端的最高靈敏度為 70.7nV ( 0.0707 μ V ) ，就電壓靈敏度與噪聲特性這一點來說，本儀表已經達到了 6 1/2 位高性能數字電壓表所能達到的水平。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台靈敏度極高的光電放大器一樣，實現了測量電流與同類儀表相同，而分辨力卻提高 10 倍的目標。

◆ 測量電流的選擇
　　在電線電纜導體電阻的測量中，選擇合適的測量電流是至關重要的，這是因為被測對象的電阻具有很高的溫度系數，測量電流過大會引起導線發熱，從而造成測量超差。
　　本儀表具有 多電流測量功能，設置了不同的測量電流可供選擇。儀表設有“常規”與“低電流”兩種測量狀態，可以通過面板開關加以選擇。其中 “常規”測量狀態有六檔量程，具有測量準確性高、抗干擾性能好的特點；“低電流”測量狀態也有六檔量程 ，具有較高的測量靈敏度與分辨力。 該性能克服了目前某些電橋與數字式低阻表測量電流不能調節，而且在個別檔位測量電流偏大引起被測導體發熱 , 電阻值隨著測量時間的增加向上漂移的缺陷，這一點在微細導線測量時尤為重要，敬請檢測人員關注。

◆ 測量準確度與穩定性
　　為了提高測量準確度與穩定性， 儀表采用了創新設計的數字比例式測量電路，其工作原理是通過儀表內高精度 A/D 轉換器，將被測電阻與儀表內置的標準電阻作比例運算，並將運算結果以 4 1/2 位的方式進行顯示。與目前數字式低阻表常用的恆流源 — 電壓表方式不同，本儀表讀數的最終表達式與測量電流大小無關，僅與被測電阻與標準電阻的電阻值有關，這一點與電橋的測量原理相仿，因此本儀表具有與雙臂電橋相似的高準確度與高穩定性。由于測量結果在一定的範圍內與測量電流大小無關，也使得儀表的多電流測量以及倍率電流測量功能得以實現。
　　儀表的基本誤差及準確度等級見表 1, 大致比同類產品提高了一個等級，可以滿足 GB/T 3048.2 中 電阻測試允許誤差 0.15% 以及 GB/T 3048.4 中導體電阻測試允許誤差 0.5% 的要求。

表 1

3 附加功能簡介

3.1 倍率電流測量功能
　　IEC 60468 第 6.1.3.1 條第三段規定︰“試驗由測量電流產生的熱是否引起過大的溫升時，需再進行一組測量，測量電流應增加 40 ％。如果這些增測的平均值超過用較低測量電流測得的平均值的 0.06 ％，這時溫升是太大了。應以足夠低的電流重新進行測量，以致電流增加 40 ％時，不會引起太大的溫升。”
　　為了方便用戶實施上述用比例為 1 ︰ 1.4 的兩個測量電流分別測試樣電阻值，以判定是否發生溫升超標的方法，本儀表設置有比例為 0.707I ︰ 1.00I ︰ 1.41I 三檔電流可供選擇（其中 I 為額定測量電流），比例電流的切換即刻完成，避免了調節外部電流源的繁瑣操作。這是實用性功能之一。

3.2 外部熱電勢平衡功能
　　修改版 GB/T 3048.2 第 6.2.5 條規定︰“應注意消除接觸電勢和熱電勢引起的測量誤差。……也可采用平衡點法（補償法），檢流計接入電路後，在電流不閉合的情況下調零，達到閉合電流時檢流計上基本觀察不到沖擊。”
　　在電線電纜導體電阻的測量夾具，其電位端的接觸刀口常用黃銅材料制成，與銅、鋁導線材料之間有較高的接觸熱電勢，在測量過程中由于環境溫度不可能完全均衡，或在測試夾具上安裝導線時，人體也可能會接觸到電位結點，由此產生的熱電勢，會對高靈敏度的測量產生干擾，使測量結果發生偏移。
　　為了降低電位端的外部接觸電勢與熱電勢對測量結果的影響，本儀表設置了外部電勢平衡調節裝置，通過平衡調零，可以抵消在測量回路中的熱電耦電勢，取得很好的效果。這是實用性功能之二。

3.3 反向電流測量功能
　　根據 GB/T 3048.4 第 5.5 條規定，當試樣電阻小于 0.1 Ω 時，應將電流反向再測一次，然後取算術平均值。這是消除測量回路中的熱電勢的又一種簡單有效的方法，同時也消除了儀表測量回路自身的電壓零點飄移。在用雙臂電橋電橋測量導體電阻時，該功能是通過切換外部換向閘刀實現的；現有的數字式低阻表中，為了防止電感性負載產生的反電勢損壞儀表，其輸入回路往往接有反向保護二極管，因此，是不容許電流反向的，無法實現標準要求的操作。
　　本儀表中采用專利技術，特殊設計了雙向電流保護電路，既防止了反電勢對儀表的危害，同時又允許進行反向電流測量，並在儀器內部設置了大功率換向繼電器，通過面板開關實施電流換向操作。正、反向讀數瞬時可得，操作簡捷、使用方便。這是實用性功能之三。

◆ 銅、鋁導線溫度校正功能
　　修改版 GB/T 3048.4 增加了第 6.2.2 條，引入溫度校準系數 Kt （將 GB/T 3956 “電纜的導體”認可的 Kt 直接引用過來），這是因為溫度校準是電纜標準中導體電阻校準到 20 ℃所必須的參數。
　　當試驗環境溫度在 15-25 ℃範圍內，用戶只要將本儀表 ( PC36C 型 ) 的溫度校正開關設置為環境溫度的實際值 ( 步進值為 0.1 ℃ ) ，則會顯示被測銅線或鋁線基準溫度 20 ℃時 的電阻值（根據 GB/T 3048.4 推薦的公式自動換算）， 免去了用戶溫度換算操作，使用更為方便。 這是實用性功能之四。

4 儀表的實際使用效果

4.1 國家電線電纜檢驗中心用于型式試驗
　　該中心率先使用 PC36 型直流電阻測量儀，有 PC36B 和 PC36A 兩台儀器。這兩台儀器經一年多運行考驗，檢測數據穩定。具有使用方便，測量速度快，可靠性好等優點表 2 列出對不同試樣、在相同條件下檢測，與 QJ36 電橋的對比實驗。

表 2

4.2 上海南洋電材有限公司用于例行試驗
　　2005 年 7 月 , 該公司使用 PC36A 型直流電阻測量儀以來，發現比先前所使用的 QJ57 型直流電阻電橋，在測量導體直流電阻的測試速度上加快了。否則，延長了測量時間，導線因此也會受熱而影響數據的準確性。 PC36A 型直流電阻測量儀，還具有“ 倍率電流測量、外部熱電勢平衡、反向電流測量”等實用性功能，在儀器的面板上轉換，操作簡便，效果顯著。
　　再以一根銅導體為例︰ QJ57 型直流電阻電橋測得 3.355m Ω；用 PC36A 型直流電阻測量儀在 1.00I 倍率電流檔下測得 3.354m Ω，反向電流測量為 -3.354m Ω，用 1.41I 倍額定電流下測得 3.355m Ω。雖然測量數據幾乎相同，但後者具備國家標準中所要求的反向電流下和倍率電流下的測量功能。特別是用 QJ57 型電橋測量 100mm 2 以上導體直流電阻時，總是出現儀表反應遲鈍，後 3 位調節檔位無明顯反應現象；現在用 PC36A 測量儀檢測就沒有此類現象發生，顯示數據靈敏度不減。 PC36A 型直流電阻測量儀最大優勢在于測量小于 2.5mm 2 或大于 300mm 2 導體測量時，仍具有可靠性。
　　通過上述大量實驗，說明該儀器測量便捷快速、試驗性能穩定、可靠，反映數據更真實， 提高測試準確度， 而且更符合修改版 GB/T3048 中對金屬材料電阻率和導體直流電阻試驗的要求， 可作為升級換代的產品。