導(dǎo)體直流電阻測(cè)量誤差分析

導(dǎo)體電阻是眾多電線電纜質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目中最重要的檢測(cè)項(xiàng)目之一。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，測(cè)量結(jié)果的偏差往往是由于忽略了某些因素造成的。

　　1.概述

　　電線電纜直流電阻的測(cè)試方法如下：按要求從被測(cè)電纜上剪下不少于1m的試樣，去掉被測(cè)導(dǎo)體外表面的絕緣、護(hù)套或其他覆蓋物，暴露導(dǎo)體。在將樣品連接到測(cè)量系統(tǒng)之前，清潔接頭的導(dǎo)體表面以去除沉積物和油污。盡可能去除接頭表面的氧化層后，將導(dǎo)體樣品固定在專用的四端夾具上。電橋四個(gè)測(cè)試端與導(dǎo)體兩端可靠連接后，直流電源開(kāi)關(guān)閉合，儀器預(yù)熱后開(kāi)始測(cè)量。調(diào)整電橋平衡。讀取橋梁讀數(shù)，記錄至少四位有效數(shù)字。

　　2.系統(tǒng)錯(cuò)誤

　　一般來(lái)說(shuō)，我們測(cè)試的樣品的導(dǎo)體電阻遠(yuǎn)小于1Ω/m。通常使用雙臂電橋和專用的四端測(cè)量夾具，并使用樣品、標(biāo)準(zhǔn)電阻、電流計(jì)、壓敏電阻、電流表和連接。將電線、開(kāi)關(guān)、溫度計(jì)等測(cè)試設(shè)備組合成一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試?？梢?jiàn)，檢測(cè)設(shè)備的精度、驗(yàn)證和校準(zhǔn)是造成系統(tǒng)誤差的主要原因。如何減少系統(tǒng)錯(cuò)誤？我們應(yīng)定期對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證和校準(zhǔn)，以確保所有設(shè)備的精度滿足檢測(cè)需要。使用雙臂橋時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電阻和樣品之間的導(dǎo)線電阻應(yīng)明顯小于標(biāo)準(zhǔn)電阻和樣品的電阻。否則，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行補(bǔ)償，如導(dǎo)線補(bǔ)償，使線圈和引線的電阻比充分平衡。對(duì)夾具的要求是每個(gè)電位觸點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的電流觸點(diǎn)之間的距離不小于試樣截面周長(zhǎng)的1.5倍。

　　3.過(guò)程錯(cuò)誤

　　過(guò)程誤差也可稱為方法誤差，是在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中由于方法使用不當(dāng)或測(cè)量程序錯(cuò)誤而引起的誤差。在標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)導(dǎo)體電阻的檢測(cè)進(jìn)行了明確的定義。

　　A. 抽樣。樣品的制備非常重要，涉及到樣品的表面處理、電流導(dǎo)入方式、夾具的類型等。其基本技術(shù)路線是減少絞合導(dǎo)體因單線表面條件而對(duì)接觸電阻的影響，使各單線內(nèi)的分布電流均勻，從而提高測(cè)量精度。截取的樣品長(zhǎng)度應(yīng)不小于1m，夾具之間的距離為1m，兩個(gè)夾具為20cm，所以我們一般應(yīng)從1.4m到1.5m取樣。樣品絕緣層被去除，導(dǎo)體不會(huì)被損壞。測(cè)量過(guò)程中試樣不得彎曲或測(cè)量，因?yàn)樵嚇拥拈L(zhǎng)度和橫截面積是影響導(dǎo)體電阻測(cè)量精度的因素。試樣接電橋前，應(yīng)事先對(duì)導(dǎo)體表面進(jìn)行清潔，去除表面污染和油污及表面氧化層。測(cè)量大截面鋁導(dǎo)體的電阻時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中有具體要求：導(dǎo)體截面積（95-185）m2，取3m；240m2及以上取5m，爭(zhēng)議導(dǎo)體截面積185m2及以下取5m，240m2及以上取10m，電流引入端用鋁壓接接頭壓接。電位電極可用直徑約為0.1的軟銅線打結(jié)。

　　B. 檢測(cè)。樣品應(yīng)在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中放置一定時(shí)間，以保證導(dǎo)體溫度與環(huán)境平衡。也可以將樣品浸入溫度受控的液體浴中至少一小時(shí)。測(cè)量應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)完成，使試驗(yàn)前后的溫度變化不超過(guò)1℃。同時(shí)，可以盡可能準(zhǔn)確地估算出電線電纜的電阻值，或者可以將標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體電阻的參考值作為預(yù)設(shè)值，以減少測(cè)量時(shí)間，可以減少樣品的熱量或人體的散熱。環(huán)境溫度升高引起的誤差。在測(cè)量小電阻（0.1Ω）時(shí)，我們可以用電流換相法分別讀取正向讀數(shù)和反向讀數(shù)，取算術(shù)平均值。這里的換相不是交換電纜的兩端，而是交換電流輸入端，電纜連接不動(dòng)。在滿足測(cè)試系統(tǒng)靈敏度要求的情況下，應(yīng)盡量選擇較小的測(cè)試電流，因?yàn)榇箅娏魍鶗?huì)導(dǎo)致導(dǎo)體迅速升溫，導(dǎo)致測(cè)量誤差。

　　4.環(huán)境錯(cuò)誤

　　導(dǎo)體電阻測(cè)量的外部環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求也非常嚴(yán)格。在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的參數(shù)允許波動(dòng)范圍內(nèi)，應(yīng)有效控制測(cè)量環(huán)境要求在±1℃范圍內(nèi)。測(cè)試期間的溫度應(yīng)在（15°C - 25°C）范圍內(nèi)。例行試驗(yàn)時(shí)，溫度應(yīng)在（5℃～35℃）范圍內(nèi)，空氣濕度不超過(guò)85%RH。下限不是必需的。因此，在選擇實(shí)驗(yàn)室時(shí)，首先要選擇恒溫恒濕。如果不具備這種條件，則應(yīng)考慮空氣流量較小、相對(duì)封閉、濕度不宜過(guò)大的房間，避免熱輻射和空氣對(duì)流。對(duì)溫控設(shè)備的要求一定很高。建議使用FM雙溫空調(diào)。測(cè)溫設(shè)備的精度應(yīng)達(dá)到0.1℃。使用的測(cè)溫設(shè)備必須定期檢定或校準(zhǔn)，測(cè)溫設(shè)備應(yīng)放置在距地面不小于1m、距墻壁不小于10cm、距試樣不大于1m的范圍內(nèi)，并且與試樣高度大致相同。樣品應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室放置不少于16小時(shí)，以保證樣品溫度與測(cè)試環(huán)境溫度平衡，盡量避免因環(huán)境溫度變化引起的測(cè)量誤差可能的。

　　5.人為錯(cuò)誤

　　導(dǎo)體電阻測(cè)試的測(cè)試人員應(yīng)通過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，通過(guò)考試，并持有檢驗(yàn)員證書(shū)進(jìn)行測(cè)試。檢查人員應(yīng)對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有深入的了解，了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的因素，注意檢查技能的提高，熟練掌握各種測(cè)量導(dǎo)體電阻的方法。仔細(xì)閱讀，盡量避免人為錯(cuò)誤。如有必要，我們可以采取多人比較的方法來(lái)驗(yàn)證導(dǎo)體電阻的測(cè)量值。電阻測(cè)量值應(yīng)為根據(jù)IEC60051標(biāo)準(zhǔn)換算為20℃的1km導(dǎo)體長(zhǎng)度的電阻值的最終報(bào)告值。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，

　　總結(jié)

　　任何測(cè)量結(jié)果，由于操作條件的限制，都會(huì)產(chǎn)生誤差。本文分析了導(dǎo)體直流電阻測(cè)量誤差的原因，并提出了相應(yīng)的解決方案。目的是為了有效地控制上述誤差并做出測(cè)量結(jié)果。更接近真實(shí)值。