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如何精确测量材料的绝缘电阻值?

产品新闻| 浏览量:159| 2022年06月12日

众所周知,材料的绝缘需要在许多情况下进行测量。在某些情况下,材料的绝缘决定了设备的安全运行能力,需要定量测量相关的绝缘电阻值。一般来说,材料的绝缘电阻值很大,不能单独通过普通数字万用表获得。

我以前做过一个实验。当测量到100点时,我用手中的万用表了几个电阻样式M当电阻时,我的万用表不起作用。经过几次连续,要么无法读取值,要么值错误。我想到了一种可能性:它可能是由于万用表偏置电流大造成的。

我来解释一下,很多万用表都是伏安法,也就是大家在学校学过的公式 R = U/I,只要获得电阻两侧的电压和电流,就可以获得电阻的电阻值。通常,我们可以获得电阻两侧的电压。毕竟,当测量电阻时,电压实际上是电压,你可以提前知道,电流监测并不那么容易。如果电阻值很大,电流就会变弱。如果我们使用电流采样电阻来获得电流值,后端采集部分的输入偏置电流远低于采样电流,以准确获得绝缘电阻值。V,那么流过100M只有电阻电流10nA,对某些部件的性能要求仍然很高。

针对之前的猜测,我做了一个实验,找到了两个100M串联电阻,然后在串联电阻的两侧增加100V直流电压,用万用表测量串联电阻中直流电压,我得到了完美的50V实验充分证明,通过增加电阻两侧的电压,可以间接获得电阻值,克服万用表的偏置电流问题。增加试验电压后,采样电阻的电流远大于偏置电流,因此电阻试验值非常准确。这是准确测量材料绝缘电阻值的第一个方案:增加试验电压。

对00M以下绝缘电阻测量更合适。想象一下,当我们将电阻值增加1000倍,即1000倍时G当我们显然不能根据比例增加电压来间接获得电阻值时,因为所需的电压太大,不值得测量材料的绝缘电阻。一般的场合只能提供500-1000V左右电压,这个电压范围也比较常用,在这种情况下我们能采取什么方案?

我采用了100个对应两个电阻范围的绝缘电阻测量方案G以下电阻采用分压 低输入偏置电流ADC由于过程复杂,我省略了一些基本步骤。首先,类似电阻的电阻与被测材料串联,加上10000V对于电压,串联电阻中心点电压通过精密电阻分压输入低输入偏置电流输出,克服信号的高电阻影响,然后输出信号接入24位ADC获得准确的采样值,根据分压原理计算实际串联电流,获得串联电阻值,然后通过实际校准和多个平均值获得绝缘电阻值。100G以下电阻测量精度可达5%以内。

接下来我们来看看1000G以上部分,我用的方法是通过RC充电方案间接获得绝元电阻值,原理是通过已知电阻给固定电容器充电10s,然后切断RC串联电路放电电容器,当放电电压达到一定阈值时,计算曲线参数;同样的过程也用于测量绝缘电阻,获得另一组曲线参数,然后通过已知曲线参数反向计算绝缘电阻值。实现此计划需要注意许多细节。首先,由于绝缘电阻值过大,需要考虑外壳等接触部件的泄漏电流影响,因此需要保护接地。同时,收集端的基准电压应与电源电压同源,避免电源不统一造成的噪声叠加。同时,在操作前需要放电容器,以确保测量的一致性。增加校准功能后,整个测量结果可达10%-20%的测量精度主要取决于设备的成本。如果可以使用较低的偏置电流,测量结果将更准确。然而,对于高值电阻,测量精度通常满足大多数使用场景。

当然,准确测量材料绝缘电阻的方法不止以上两种。我还实验了电阻并联和传统的桥式电路测量方法。这两种方法在一定的电阻范围内非常有效,可以达到高精度。然而,由于我需要广泛的测量,它们没有被使用。如果你感兴趣,你也可以尝试,可能会有新的收获。