电阻测量的传统方法

3．3．1　电阻测量的传统方法

1）直读法

用直读式仪表进行测量，可从表上直接读出结果。在一个直流电路中，如果保持被测电阻元件两端电压不变，对不同的电阻值，就有不同的电流值相对应。若将一个磁电式电流表串接在电路中，不同的电阻值就对应于测量机构的不同的偏转角，这样，就可以把电流表的标尺直接刻上电阻值，这就是直读式的欧姆表。为了避免电压变化影响读数，也可采用比率型的仪表，如兆欧表就是一种比率型的欧姆表。反过来，若保持通过被测电阻元件的电流不变，将一个磁电式电压表并接在电阻器两端，则被测电阻器两端电压也能反映电阻值，形成所谓电压型的欧姆表。

这种测量方法简单、方便，在实际工程被广为应用。其误差的产生主要是由于电源电压的不稳定度和刻度不均匀。

直读式欧姆表适用于测量中值或高值电阻。测量时要注意选择合适的量程，以便读数能在标尺中心附近，以减少测量的误差。

2）电桥法

精确测量电路参数可以使用电桥。测量电阻的直流电桥分为单电桥和双电桥两种。单电桥适用于测量中值电阻，测量范围为10～10⁶Ω。双电桥则适用于测量低值电阻，测量范围为10^－6～10²Ω。至于大电阻测量则可用超高阻电桥，超高阻电桥的测量范围可达10¹⁵Ω。

这种方法的测量精度高，但操作十分繁琐，从接上被测电阻元件，调节桥臂，到检测平衡，其中每一个步骤都十分费时，特别是检测平衡过程。为防止检流计被烧毁，还必须不断调节检流计的灵敏度。

电桥的类型很多，主要分类方法有两种：

（1）根据供电电源的不同，可分为交流电桥和直流电桥，直流电桥测量电阻，交流电桥测量电感和电容。

（2）根据电桥的输出状态不同，可分为平衡电桥和不平衡电桥，平衡电桥用来测量固定不变的阻抗，不平衡电桥用来测量连续变化的阻抗。

3）伏安法

所谓伏安法，就是用电压表、电流表测出电阻元件的端电压和电流，然后以欧姆定律计算电阻的一种测量方法。所测结果的准确度，除了决定于所用电压表和电流表的准确度外，还与测量仪表在电路中的接法有关。

测量电路如图3．1所示。

图3．1　伏安法测量电阻的电路

对于电压表接前的电路，设电流表的读数I_x，被测电阻元件两端电压为Ux，电压表的读数为U，U包含Ux和UA两部分，从图3．1（a）可知被测电阻实际值应为：

电压表和电流表读数中所计算出的值为：

式中：R_A为电流表内阻。

可见，测出的电阻值为实际被测电阻与电流表内阻之和，由此产生的方法误差为：

对于电压表接后的电路，设电压表的读数为U_x，电流表的读数为I，I包含了I_x和I_V两部分，则计算出的电阻值Rx″为：

式中：R_V为电压表内阻。

可见，测出的电阻值为实际电阻与电压表内阻并联的有效电阻，由此产生的方法误差为：

可见，电压表接前的电路，其测量的方法误差为正，表明测量结果比实际值大；同时，R_A／R_x值越大，其方法误差越大。所以这种接法适用于R_x》R_A，即测量大电阻的场合。电压表接后的电路，其测量的方法误差为负，表明测量结果比实际值小；同时，R_x比R_V小得越多，误差越小。所以这种接法适合于R_x《R_V，即测量小电阻的场合。

伏安法测电阻是一种间接测量法，它的主要优点是能让被测电阻元件在工作状态下进行测量。例如要求在通电工作的情况下测量白炽灯等非线性元件在通电工作时的电阻。它的缺点表现在测量的精度受到限制。使用伏安法测电阻的关键在于电路的设计要注意减小测量误差，施加的电流或电压的大小以不改变电阻元件的热状态为限，测量的持续时间越短越好。

以上介绍了测量电阻的各种传统方法。现在由于计算机技术的发展，使得测量电路参数的仪器迅速向智能化、自动化和数字直读的方向发展。例如过去用电桥测量电路参数，它的测量过程十分繁杂，现在这些工作可以由单片机完成，使电桥整个测量过程能自动且快速进行，并将测量结果以数字显示，所以数字直读式参数测试仪已成为电路参数测量的主流。

虽然电路参数测量仪器发展迅速，但它的基本电路和基本原理并没有改变，只是加了计算机控制而已，或者采用专用集成电路，使仪器简单化。为此这里仍以介绍电路参数测量的基本电路和基本原理为主，以便在选用或使用新型参数测量仪的时候，有一个坚实的基础。

表3．1是以上各种方法的比较。

表3．1　电阻测量方法的比较