低阻电阻的温漂测试结果
中文摘要
这里发布一些低阻电阻的测试结果,并提供我的测试设备与方法,以供同行参考。我的测试方法应该存在不少问题,欢迎各位同行指正。

      低阻电阻主要用于大电流精密测量的电流传感应用,具有阻值普遍较低、设计功率较大、通常采用四线制引脚的特点。这类电阻的价格往往都不便宜,而且温漂和精度指标一般低于同类普通电阻,只能认为生产工艺上还有一些问题。具体到测试上,如果想测量一只1Ω电阻的温漂,在20℃的测试温度范围内精确到1ppm/℃,则电阻测量分辨率至少要有20uΩ才能满足要求(暂且不提精度)。作为对比,34401六位半外用表最小电阻量程为100Ω,对应100uΩ的分辨率,感觉不太合适。

      为此,我准备了一只Advantest R6551纳伏&微欧表,在Low DC电压测量模式下有10nV的电压分辨率,在High Power电阻测量模式下具有1Ω的量程(实际满量程为1.2Ω)和1uΩ的分辨率,对应10mA的测量电流,总算是保证了理论可行性。下图是我的R6561万用表,用的居然是GPIB通信方式,看起来还挺有年代感的。

R6561万用表.jpg

      这个万用表的输入接口是6芯航空插头,厂家提供一根5芯测试线,分别连接到四线电阻的4个引脚和屏蔽壳上。我没有使用屏蔽线,而是将4根测试线和电阻的4只引脚测试线压接到转换开关未接通的端子上(转换开关只是摆设,上面是不会懂的.jpg),这种压接方式应该能尽量降低热电势。测试线用焊锡焊接到电阻的引脚上,我也想再优化下这里的连接,但实在想不到更好的方法了。下图是我的测试系统连线方式和测试电阻。

测试台.jpg 测试台2.jpg

      待测低阻电阻和温度传感电阻被整个装进塑料袋,塞进水杯内加热,通过同时测量电阻和温度来确定温漂。我用的温度传感电阻是PT1000,采用Advantest TR2114H来测量PT1000的电阻值。这里有个失误,TR2114H在测量1kΩ电阻时,测试电流为1mA,在PT1000上会产生1mW的功率;而按照国标GB/T 30121-2103的建议值,该功率应当低于100uW,其实不太合适。另一个麻烦的问题是,我用的水杯的直径不比电阻大多少,即使用了水浴加热,并将加热时间延长到30min左右,也不敢保证电阻是均匀加热的。下图是我测试的一部分低阻电阻,可见体积比我之前测的精密电阻大得多。

待测电阻.jpg

      第一只测试的电阻是二手的Vishay VFP4Z,标称阻值1.1364Ω,标称温漂为±2ppm/℃(注意Vishay公司特有的温漂表述方法,我觉得很容易误解)。我对电阻做了2次测试,每次测试包含升温和降温部分,测试结果如下图所示。该电阻第一次测试的温漂分别为-0.98ppm/℃和-0.84ppm/℃,第二次均为-0.67ppm/℃,还算比较一致。

VFP4Z温漂测试结果.png

      这两次测试中,第一次测试的热滞比较明显,第二次则几乎没有热滞现象。这可能是电阻的固有特性,也可能是温度不均匀导致的。不论如何,这超出我的判断能力了,我只能记录下这个现象,留给专业人士判断可信度。

      第二只电阻是AE公司的PC检流电阻,标称阻值为0.5Ω,标称温漂等级为X,对应±5ppm/℃的温漂范围。该电阻的2次测试结果如下图所示,第一次的温漂分别为-1.44ppm/℃和-0.87ppm/℃,第二次均为-1.92ppm/℃。

AE PC温漂测试结果.png

      该电阻的温漂曲线似乎是抛物线,热滞现象似乎也很小,可能是外形不同有关。该电阻的测试噪声较大,这应该是电阻值太奇怪导致的。根据我的观测,万用表测电阻时,如果电阻值接近该电阻量程的最大值,则测试噪声较小。比如说,34401六位半万用表在10kΩ量程下提供12kΩ的最大测量范围,测10Ω电阻时信噪比相当不错,但18kΩ电阻的信噪比就不太好(此时切换到100kΩ量程)。这里的PC检流电阻、以及上面的VFP4Z电阻的测试结果可能都有类似问题,后面的可能会好一点。

      第三只电阻是一只RJ711金属箔检流电阻,标称阻值为1Ω,温漂可能是1ppm/℃。该电阻的测试结果如下图所示,温漂实测结果依次为+4.14ppm/℃和+4.64ppm/摄氏度,偏差相当明显。该电阻的热滞现象似乎很小,可能跟电阻体积较小有关。

RJ711温漂测试结果.png

      第四只电阻是Powertron的USR4-4020检流电阻,标称阻值为1Ω,温漂标称值为±5ppm/℃。该电阻的测试结果如下图所示,实测中的温漂依次为+0.61ppm/℃和+0.73ppm/℃,有轻微的热滞现象。

USR4-4020温漂测试结果.png

      我还有一只该公司的UNR4-4020检流电阻,标称阻值为0.5Ω,温漂标称值也是±5ppm/℃。该电阻的测试结果如下图所示,测试中表现出直线型的温漂曲线,温漂依次为-5.24ppm/℃和-4.47ppm/℃,看起来似乎有比较严重的热滞现象。

UNR4-4020温漂测试结果.png

      第六只电阻为Vishay公司的VHP4金属箔检流电阻,标称阻值为0.5Ω,标称温漂为2ppm/℃。该电阻的测试结果如下图所示,该电阻也出现抛物线型温漂曲线,且热滞效应比较明显,但曲线的斜率很小,平均温漂小于0.7ppm/℃。

VHP4Z温漂测试结果.png

      第七只电阻是标称阻值1Ω的RX710B四线检流电阻,是一只绕线电阻(RX70的变种),标称温漂为10ppm/℃。该电阻的测试结果如下图所示,出现了线绕电阻很典型的抛物线形温漂,热滞现象也很明显。测试表明,该电阻抛物线一侧的温漂约为-13ppm/℃,Beta系数可以取-0.716ppm/℃^2。

RX710B温漂测试结果.png

      第八只电阻是标称值1Ω的KRL线绕电阻,这家公司的资料很少,并不知道温漂的典型值。该电阻进行了多次测试,测试结果如下图所示。从结果可以看出,该电阻的阻值约为1.000075Ω,温漂系数约为-7.95ppm/℃;多次测试的电阻值测量大约有20uΩ的差异,温漂测量值具有约1.3ppm/℃的差异。

KRL绕线电阻温漂测试结果.png

      除此以外,我还测试了Datron 1061万用表电流板上的检流电阻。这个板子上有2只线绕检流电阻,电阻型号为LR500,阻值分别为1Ω为0.1Ω。对MC公司的LR500电阻的测试结果如下图所示,其中阻值1Ω的电阻在升温部分的温漂为1.56ppm/℃,降温部分的温漂为2.4ppm/℃;阻值0.1Ω电阻在电阻升温部分的温漂为3.15ppm/℃,降温部分的温漂为2.84ppm/℃。

MC1欧姆电阻温漂测试结果.png MC100豪欧姆电阻温漂测试结果.png

      除此以外,我还有Datron 1281万用表上拆下的两只LR500电阻。这两只电阻的参数与上面的电阻基本一样,只是生产公司改成了VM公司。对VM公司的LR500电阻的测试结果如下图所示,阻值1Ω电阻在升温段的温漂为0.75ppm/℃,降温段的温漂为1.29ppm/℃;阻值0.1Ω的电阻在升温部分的温漂为+1.54ppm/℃,降温部分的温漂为+2.21ppm/℃。

VM1欧姆电阻温漂测试结果.png VM100豪欧姆电阻温漂测试结果.png

[修改于 3个月20天前 - 2024/02/09 23:18:09]

来自:仪器与装备 / 仪器仪表
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研究黑魔法的生菜
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2023/04/24注册,3天12时前活动

研究黑魔法的生菜。 会制作一些简单的电路,有一点测试能力,总是试图搞一搞最麻烦的指标。

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