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测试对象的输出阻抗和电压计的输入阻抗对测试值的影响

agitek2021 来源:agitek2021 作者:agitek2021 2023-01-12 14:44 次阅读

1. 输出阻抗・输入阻抗的影响

为了正确的测试电压,需要十分注意测试对象(电压源)的输出阻抗和电压计的输入阻抗。虽然理想的电压源的输出阻抗是0Ω,但实际上一定会存在着几Ω的输出阻抗的(图1)。大型电池有时会达到数mΩ,小型电池有时也会达到数百Ω。在测试电阻应变片等的电桥输出电压(图 2)、或者是测温(温敏)电阻又或是热敏电阻的输出电压时,需要假设数百Ω到数百kΩ的输出阻抗。即使是测试输出阻抗较小的测试对象,在用测试探头接触时,也需事先设想到因测试探头的老化而造成的数kΩ的接触阻抗。(图3)。

在测试对象的输出阻抗较大时,会和电压计的输入阻抗分压,导致测试值的衰减(图4)。举个例子,用输入阻抗为 10MΩ的电压计,测试输出阻抗为 1 kΩ、开路电压 3 V的线圈型电池时,

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约有 0.01%的误差。为了测试时不受输出阻抗的影响,需要用到输入阻抗较大的电压计。一般的数字万用表的话,100V量程以及1000V量程约10MΩ,10V以下的量程可以选择10MΩ或10GΩ以上的输入阻抗(表1)。测试10V以下电压时,可以把输入阻抗设为10GΩ以上,来大幅减轻受到测试对象的输出阻抗的影响。

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2.数字万用表的输入阻抗

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3. 测试时的注意事项

一般的电压计在输入的部位上,都设有除去高频成分信号电容。在连接测试对象时,该电容就会被充电(图 5)。电压计的输入阻抗较低(10 MΩ等)时,会因输入阻抗而让电容被放电。另一方面,输入阻抗较高(>10 GΩ等)时,即使分离测试对象电容也基本不会放电。因此,即使分离测试对象,还是会继续显示与刚测完的电压值相近的数值(图 6)。

可以一边确认测试值,一边进行作业的话,上述的问题并不是问题。但是把复数的测试对象用继电器去一边自动切换一边测试时(扫描测试)就需要注意了。图 7和图 8 为 2 个电池通过继电器切换去测试时的情况。假设一个3.7 V 的电池在 Ch. 1 被正常的连接,一个 3.6 V 的电池因为测试探头的磨损等并未能正常的接触到 Ch. 2。测试 Ch.1 时,因为测试探头是接触到的, 可以得到正常的 3.7 V 的测试值(图 7)。而另一边,测试 Ch. 2 时测试探头并未接触,但却因为在测试 Ch. 1 时电容被充电了所以显示出了3.7 V前后的测试值(图 8)。这个现象,可以通过降低电压计的输入阻抗(10MΩ等)来回避。但就像前面所说的,如果测试探头的接触阻抗有所上升时,测试误差也会变大。

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3. 实际的测试值

这里准备了 18650 尺寸的锂离子电池 3 个,然后按照图 9 的测试系统从 Ch. 1 到 Ch. 3 进行了 5 次的扫描测试。

图 10 为全通道正常连接后的测试结果。其中 Ch. 2 比较稳定,得到了本来的 3.845 V 的测试

值。图11 为 Ch. 2 开路后测试的结果。Ch. 2 中、测得了与 Ch. 1 的测试值相近的 4 V 前后的测试电压值。

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5. 接触不良的对策

对于接触不良,使用 DM7276 等的带接触检查功能的电压计是比较有效的。用和图 11 相同的接线方法,把直流电压计DM7276 的接触检查功能设为 ON 后进行测试,其结果如图 12 所示。Ch. 2 的测试值并未显示,而是报错无法进行良否的判定。使用接触检查功能,可以防止误测试,实现可信度较高的检查。

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6. 总结

-1. 在电压的测试中,测试对象的输出阻抗较大,或测试探头和测试对象间的接触不太好时, 需要使用输入阻抗较大的电压计。

-2. 使用输入阻抗较大的电压计时,即使在测试探头开路的情况下测试值也不为变为0 V,而倾向于显示刚测完的测试值。

-3. 为了防止接触不良导致的误判定,使用搭载了接触检查功能的电压计(HIOKI DM7276 等)是十分有效的。

以上内容由安泰测试Agitek为您分享,安泰测试作为国内专业测试仪器综合服务服务平台,为客户提供丰富的测试产品选择、完整的系统测试解决方案、全面的技术支持和售后等一站式服务,帮助客户更好的解决测试问题

审核编辑:汤梓红

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