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电子测量仪表

对使用万用表测量电阻和使用电阻计测量电阻的区别和正确使用方法进行说明。对使用电池测试仪测量电池内部电阻的示例(电池的阻抗测量)进行说明。

※点击标题会显示详细内容。

01.电阻测量和低阻测量

▶ 使用模拟万用表测量电阻的方法
模拟万用表的电阻测量回路如右图所示。

测量电阻Rx前,请将测试探头之间短路后进行调零。这样可以补偿万用表内部的电阻值。
Rx上施加电压时可能发生短路事故,请务必确认。

模拟万用表可以通过连接电阻Rx时的电流表A的变化来读取电阻值。

 

▶ 数字万用表的2端子测量法和电阻计的4端子测量法
数字万用表的电阻测量方法基本上都上2端子测量法。流过一定电流后通过电压表来读取电阻R0的电阻值,测量含接线电阻r1和r2在内的电阻值。

为了较小此影响,在测量电阻R0之前需要将测试探头短路后进行调零。

但是即便是使用这种方法仍然无法消除测试探头和被测物之间的接触电阻的影响。而且电阻R0的电阻值较低,导致无法准确测量。

4端子测量法是流过一定电流的回路和电压表的回路一直到被测物的两端都是独立的。4根测试线完全短路后进行调零的话,不仅去除了接触电阻的影响,还能忽略r1到r4 的接线电阻的影响。

测量直流电阻的4端子测量法在HIOKI产品中,仅是一部分台式数字万用表和电阻计所采用的的测量方法。

 

▶ 电阻计的温度换算功能
不论什么物体都会因为温度的变化导致电阻值也变化。使用电阻计进行测量并不限制被测物的温度,因此为了进行统一的检查需要排除温度的影响。

从电阻计上连接的温度传感器的温度值t中读取和标准温度t0之间的差值,补偿测量的电阻值并显示出来的功能就是电阻计的温度补偿功能。

在此设置中需要在电阻计上设置温度系数。

软铜线的话,设置0.00393/℃的系数。(HIOKI制造的电阻计的标准采用值)
不同物质的温度系数的详细内容请参考我司电阻计的使用说明书。

 

▶ 使用电线的电阻计测量电阻
由于电线的长度不同电阻值也会不同,因此一般使用导体电阻[Ω/m]单位。

面板布线中使用的弱点电缆AWG24(0.2sq)的导体电阻是0.09Ω/m。

电力电缆AWG6(14sq)是0.0013Ω/m,150sq的电线的话则是0.00013Ω/m。

如右图所示,如果S:面积[m2]、L:长度[m]、ρ:电阻率[Ω/m]时,则电线的整体电阻值为 R = ρ × L / S。

 

02.使用电池测试仪测量电池内部电阻和其他应用测量

▶ 电池内部电阻测量的原理
电池测试仪(3561, BT3562, BT3563, 3555, BT3554等)提供测试品类1kHz的交流电恒流,并从交流电压表的电压值中求出电池的内部电阻。
如图所示,通过使用交流电压表连接电池的+极和-极的交流4端子法,可以降低测量连接线的电阻和接触电阻的影响,准确测量电池的内部电阻。

也能测量内部电阻为数mΩ这类的低电阻。
而且电池的直流电压测量(OCV)中需要高精度测量,能够实现0.01%rdg.的高精度测量。

电池阻抗分析仪BT4560由于设置1kHz以外的测量频率能够变化,因此从Cole-Cole图的测量中能更加详细的检查内部电阻情况。
另外电池的直流电压测量(OCV)中,实现了0.0035%rdg.的测量精度。

 

▶ 电池种类的不同内部电阻值和电池电压值适用的电池测试仪
能够测量电池的内部电阻(IR:Internal Resistant)和电池电压(OCV:Open Circuit Voltage)的电池测试仪的系列以及所适用的电池种类如图所示。

针对电动汽车(EV)或混动汽车的电池组或便携式设备的小型电池组中所适用的锂电池因为内部电阻较低,因此适合使用BT4560或3561。

电池组状态(组装状态的锂电池(Li-ion))时由于电池电压(OCV)较高因此使用BT3562或BT3563。

此外,还可以测量镍氢电池(Ni-MH)、铅蓄电池、镍镉电池等充电电池的内部电阻和电池电压,请按照电池电压(OCV)来选择电池测试仪。

 

▶ 电池组(组装电池/堆叠电池/电池模块)的内部电阻测量
为了获得需要的电压,将多个电池单元串联。所谓电池包(或电池组、堆叠式电池、电池模块等),为了连接电芯,将极耳或铜排焊接连接而成。

电池组的内部电阻测量中包含此焊接电阻。
若没有正常焊接的话,则无法充分发挥电池组的性能,因此推荐使用电池测试仪对电池组状态中的电池进行检查。

BT3562最大可以测量60V的电池组的内部电阻,而BT3563最大可以测量300V的电池组的内部电阻。

 

▶ 电池的Cole-Cole图测量
电池的内部电阻一般大致可分为欧姆电阻(溶液电阻)、反应电阻(电荷移动电阻)和扩散电阻(沃伯格阻抗)三种。
这些一般都通过Cole-Cole图(奈奎斯特图)测量而求得。

Cole-Cole图的测量中最适合使用测试频率在100mHz~1.05kHz的范围内可变的电池阻抗分析仪BT4560。
可以测量电池的有效电阻R和电抗X。
使用标配的PC应用软件可以绘制出Cole-Cole图。
而且使用LabVIEW能够进行简单的电池的等效回路分析。

 

▶ 其他用途:双电层电容器(EDLC)的ESR测量
双电层电容器(EDLC)中用于备份的属于Class 1的就是使用交流测量内部电阻。另外,Class 2、Class 3、Class 4时也作为简单测量来使用。
BT3562在测试电流的频率1kHz下最大可以测量3.1kΩ的ESR。

JIS C5160-1中规定了测试电流。测试电流需要符合JIS标准时使用LCR测试仪3523进行测量。
BT3562按照测量量程测试电流是固定的。

 

▶ 锂离子电容器(LIC)的ESR测量
将锂离子电容器(LIC)或双电层电容器(EDLC)充放电后,由于恢复电压导致电位不稳定。在此状态下测量ESR的话,会有受到恢复电压的影响后测量值不稳定的情况。

使用电池测试仪BT4560的电位梯度校正功能,可以消除恢复电压的影响,从而实现稳定的ESR测量。

电池测试仪BT4560的最小分辨率是0.1μΩ,可以测量1mΩ以下的低ESR的锂离子电容器(LIC)或双电层电容器。

 

▶ 珀耳帖元件的内部电阻测量
珀耳帖元件通过流过直流电流进行冷却或加热、温度控制。测量珀耳帖元件的内部电阻时,使用直流电流测量的话,则因为测试电流会导致在珀耳帖元件内部发生导热或温度变化,从而无法稳定的测量内部电阻。

使用交流电流测量,可减少导热或温度变化的情况,从而实现稳定的内部电阻测量。

BT3562因为能够使用测试频率1kHz的交流电流进行内部电阻测量,所以也能测量如数mΩ这类低电阻的珀耳帖元件的内部电阻。