小電阻測(cè)量仿真

3/3小電阻測(cè)量仿真2015-2016學(xué)年第2學(xué)期

山東科技大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)＿小電阻測(cè)量仿真＿＿＿＿＿

組長(zhǎng)姓名王玲學(xué)號(hào)201301100527

聯(lián)系電話(huà)136********

成員姓名袁瓊芝學(xué)號(hào)201301100531

成員姓名趙麗萍學(xué)號(hào)201301100535

成員姓名范遵濤學(xué)號(hào)201301100507

成員姓名劉立波學(xué)號(hào)201301100520

專(zhuān)業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)2013-1

指導(dǎo)教師及職稱(chēng)呂常智副教授

2016年7月18日

在電氣測(cè)量中，電阻是重要的參數(shù)之一，而普通的測(cè)量方法只能測(cè)量普通大小的電阻，無(wú)法測(cè)量小電阻和大電阻。因此，用饋線(xiàn)電阻補(bǔ)償法精確測(cè)量小電阻，用軟件multisim進(jìn)行仿真，并給出了仿真結(jié)果。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、測(cè)量小電阻

2、用軟件multisim進(jìn)行仿真，進(jìn)一步熟悉仿真軟件

3、了解測(cè)量小電阻的方法及其原理

三、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及儀器、設(shè)備和材料：

1、計(jì)算機(jī)一臺(tái)

2、仿真軟件multisim

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、實(shí)驗(yàn)原理

饋線(xiàn)電阻補(bǔ)償法通常采用三線(xiàn)制接法，被測(cè)的電阻與接地線(xiàn)相接，原理圖如圖所示：

恒流源電流I通過(guò)饋線(xiàn)2流入被測(cè)電阻，饋線(xiàn)1接地，饋線(xiàn)2和饋線(xiàn)3分別接運(yùn)放A1和A2的輸入端。若兩運(yùn)放的增益都為1，其輸出電壓V1和V2為：

V1=I(Rx+2RL)

V2=I(Rx+RL)

差動(dòng)放大器的輸出電壓V0為：

V0=-V1R/R+V2(1+R/R)=-V1+2V2

=2I(Rx+RL)-I(Rx+2RL)=1-Rx

從上式可知，饋線(xiàn)電阻上的附加電壓加到A3的輸入端，通過(guò)求差而消除，輸出電壓僅與被測(cè)電阻有關(guān)，且成線(xiàn)性關(guān)系。不管被測(cè)電阻大小如何，誤差都能完全補(bǔ)償。

在這種饋線(xiàn)電阻補(bǔ)償法測(cè)量小電阻電路中，測(cè)量精確度主要取決于恒流源電流I的精確度和饋線(xiàn)電阻RL的大小是否相等。電路中的運(yùn)放可選用四通用單電源運(yùn)放（LM324）。當(dāng)用此法測(cè)量阻值小于0.5Ω的電阻時(shí)，應(yīng)確保RL完全相等（注意饋線(xiàn)材料，長(zhǎng)短及焊點(diǎn)的大?。?。

仿真需要電流為I的一個(gè)恒流源，因?yàn)槲覀儧](méi)有恒流源的實(shí)物，所以做了一個(gè)恒流源模塊，如圖所示：

LM317介紹：

LM317是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM317的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負(fù)載電流最大為1.5A。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外它的線(xiàn)性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常LM317不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317輸入端的連線(xiàn)超過(guò)6英寸（約15厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM317能夠有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來(lái)調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過(guò)LM317的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。

仿真如圖所示：

電壓表讀數(shù)如圖所示：

3、實(shí)驗(yàn)步驟

1）建立工程存放文件夾

2）打開(kāi)軟件multisim

3）保存工程文件

4）放置元件

5）按照原理圖進(jìn)行連線(xiàn)

6）進(jìn)行仿真

7）觀察電壓表讀數(shù)

8）由計(jì)算公式計(jì)算出電阻值

9）計(jì)算值與實(shí)際值進(jìn)行比較，進(jìn)行誤差分析

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由仿真結(jié)果知：U=100.028UV，我們給定的恒流源的電流I=1mA，由計(jì)算公式R=U/I

可計(jì)算待測(cè)電阻值為：

R=U/I=100.028UV/1MA=0.100028Ω

待測(cè)電阻實(shí)際值為0.1歐姆，則

絕對(duì)誤差：0.100028-0.1=0.000028（歐姆）

相對(duì)誤差：（0.000028/0.1）×100%=0.028%

誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻值，故可忽略不計(jì)，由計(jì)算結(jié)果可以看出，饋線(xiàn)電阻法測(cè)量

小電阻理論上是可行的，而且其準(zhǔn)確性也是非常高的。誤差來(lái)源可能有接觸電阻等不確

定因素。

3、關(guān)鍵點(diǎn)：饋線(xiàn)電阻法測(cè)小電阻理論可行

六