金属材料导体电阻率测试仪

金属材料导体电阻率测试仪

产品型号：GEST-123

金属材料导体电阻率测试仪

能试验的专用设备，该仪表的设计目标如下：

1.表的主要技术性能：测量范围、测量电流、准确度、灵敏度、分辨力等应全面满足国家标准 GB/T3048.2 《电线电缆电性能试验方法第 2 部

分：金属材料电阻率试验》及 GB/T3048.4 《电线电缆电性能试验方法第4 部分：导体直流电阻试验》中对电阻测试设备的各项技术要求。

2.为了方便用户操作，在仪表的附加功能中添置了 GB/T3048.2 及GB/T3048.4 推荐的一些特殊功能及测量方法，如反向电流测量、倍率电流

测量、热电势平衡、导线温度校正等功能。

3.仪表有几种派生型号，以适应不同规格电线电缆生产厂的需要。仪表的技术指标和功能设置以适应标准的要求为主，以满足用户的需要为主，做

到既是充分的又是必要的，力争实现较高的性能价格比。经过一年多时间的研制、试用和改进，该仪表已正式面世 ,。经测试，仪表的技术性能*达到了设计目标。本文主要介绍该仪表的特点、研制工作

中所克服的技术难点、仪表的主要技术性能、附加功能、基本参数以及实际使用效果。

1 主要技术性能 1.1 测量范围及分辨力在 GB/T3048.2 5.2.1 条规定了导体电阻测量的下限值为 10 -5 Ω，这个看似简单的要求给仪表的设计

带来了新的挑战， 10 -5 Ω数量级的电阻是个什么概念？截面在 172mm 2 至 1724mm

2 范围内的 1m 长的铜导线在20 ℃ 时的电阻值就落在 10 -5 Ω数量级范围内（ 10.0—99.9 μΩ ) ，考虑到GB/T3048.2 中电阻率测试允许误差 0.15% 及 GB/T3048.4 中导体电阻测试允许误差 0.5% 的要

求，仪表读数的有效位应不少于 4 位，（ 3 位有效读数在最不利的情况下，最后一位变化 1 个字的量化误差，可能造成 1% 的测量误差），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 , 水平最高的直流电阻测量仪、 数字微欧计等，其量程为 2 m Ω，最高分辨力为 0.1 μΩ，如果测量截面超过 172mm 2 1m 长的铜导线，电阻值在 100 μΩ以下，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。由此可见，现有的数字式低阻表的测量范围和分辨力尚不能满足全系列电线电缆的测量要求，必须进一步提高。直流电阻测量仪设置了 200 μΩ量程 , 是现有产品的十分之一 , 该量程的分辨力为 0.01 μΩ，是现有产品的十倍，当被测电阻大于或等于 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的测量要求。

1.2 测量灵敏度电线电缆测试人员都知道，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，根据欧姆定律： R=U / I ，在 I = 10A 的测量电流下，仪表的电阻测量分辨力要达到 0.01 μΩ，仪表的电位端电压灵敏度必须达到 0.1

μ V , 比现有的数字式低阻表的最高电压灵敏度 1 μ V 提高了 10 倍。为了达到这个目标，本仪表的设计者采用特制了高灵敏、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*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。

1.3 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，这是因为被测对象铜线或铝线的电阻率具有很高的温度

系数，测量电流过大会引起导线发热，从而造成测量超差，在 GB/T3086.4 第5.6 条中有铜导线测量电流密度不大于 1.0A/ mm 2 的规定；但是测量电流

过小又会严重影响仪表的灵敏度与分辨力，同样对测量准确度不利。本仪表具有多电流测量功能，各个量程设置了不同的测量电流可供选择，并在

仪表面板上标明。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，仪器在“常规"测量状态（常规测量电流）有六档量程，

具有测量准确性高、抗干扰性能好的特点；在“低电流"测量状态（低测量电流、高灵敏度）也有六档量程，具有较高的测量灵敏度与分辨力。该性

能克服了目前数字表及某些电桥与数字式低阻表测量电流不能调节，而且在某些档位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，例如直径为 0.05mm 的铜导线 , 截面约为2 × 10 -3 mm 2 , 1m 的电阻值约为 8.8 Ω,按 GB/T3086.4

1.4 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

电阻测试允许误差 0.5% 的要求。

1.5 测量速度数字式测量仪由于不需要进行反复繁杂的平衡操作，加测量速度的提高除了节约时间外，更大的好处是减少了测量电流对被测导线

     的加热效应，提高了实际测得数据的准确度与可靠性。这是因为 , 在一次测量中，被测导线的加热程度与测量电流引入的能量 E 成正比，E=I 2 × 

     R × t 。其中： I 为测量电流； R 为导线电阻； t 为测量时间。随着测量时间的增加，导线温度逐渐上升，直至达到热平衡 , 当被测导线截面较

    大时这是一个十分缓慢的过程，如果在测量开始后的较短时间内就取得读数 , 完成测量 , 由测量电流造成的导体温升从而引起的测量误差将会大

    幅度降低。