用一个4位数的万用表,配上本文介绍的电导适配仪,就能够测量1.0×10(9)欧姆的电阻,达到1%的分辨精度,电流敏感度可以达到微微安培(10(-12)),当然也可以用3位数字的万用表来做同样的事情,但分辨率会降低。本电路内置电压为1.ov,具有温度补偿功能,也可以选用外置电压,但要求该电路极其稳定,而且还不受任何噪声的影响。
一、测量电导:较大电导值的测量要比小电阻值容易得多,而且当电流通过电阻很小的导体时,电导值很大,这样,测量电导值要比测电阻值方便许多。电导是用“姆欧”(mho)来衡量的,和电阻单位“欧姆”(ohm)正好相反,这也反映了两种物理量的相互关系。
本电导适配器相当灵敏,因此和它配套的测量工具必须相当准确。通常只需将两个探头放在桌子和椅子上,或两个探关相互交叉摆放就可以测到漏电的现象,这是因为所谓的绝缘体并非理想的绝缘体,无论多大电阻都会产生电流,只不过电流值极小。印刷电路板及大部分采用塑料等绝缘材料也有漏电,只有空气和特氟轮(聚四氟乙烯)这两种绝缘体能达到微微安培(10-12)。
顺便说一下,姆欧还有一个新名,叫“西门子”,1姆欧-1西门子。因为西门子的缩写为“S”,和时间单位秒“S”容易混淆,因此还是采用最初的名字姆欧。
二、工作原理:下图是电导适配器的电路图。1.OV参考电压加于缓冲放大器IC1(TLC271),J1用于测量电导;参考电压产生于IC3,加有1.25V补偿温度参考电压,电流经J1和J2,被CI转化为输出电压,显示在数字电压表上,输出电压被限制在2.0V-1.0V之间。在IC2的虚拟地点处倒相输入,意味着最大能测输入电流为2.0mAMP。
要读取未知电阻(图中标有“ORx”)的电阻值,一1.OV电压需接入J1点,J2点为虚拟地点。因最大输入电流能被IC2转化,最小可测电阻值为500000Ω。之所以选择这一值是因为电路会产生1.0毫姆欧/V或1.0毫微姆欧/毫伏输出电导,1兆欧电阻的电导为1.0m毫姆或1000毫微姆欧,10亿欧的电阻=1.O毫微姆欧的电导。
电流一电压的转换是由Rl0实现的,它有1V/毫安或1毫伏/毫微安的输出。所选的Rl0应该有尽可能有更高的公差等级。至少也得1%的公差级的,这在市场很容易买到,0.1%级的精度更为理想。下图是电导适配器的布线器。
三、电源:用两个币型(扣子)锂电池(3V)为电导适配仪器提供电源,电池安装于电路上的一个座中。因为电导适配仪器所用电流总计少于150毫安,所以电池使用寿命应该很长。液晶显示器LED1通过电流由Rl限制,以达到保持电流稳定。该电路对于高电阻也很灵敏,所以只能用特氟轮绝缘材料线,否则它将不能正常工作。
四、电导适配器元器件:集成电路IC1、IC2为TLC271型CMOS运算放大器。IC3为ICL8069带隙参考集成电路(570-ICL8069DCER)。LED1为红色液晶显示器,高亮度,T1型(509-EBR33685)。
电阻器:所有电阻器均为1/4瓦特,R2、R10为1%精度,其它电阻都为5%级精度。电容器:C1,C2-0.1μF为陶瓷盘。C3为1.0μF/16WVDC固态电容。附加零件材料:Sl-DPDT为拨动开关、TP1为特氟轮材料(STD-1、STD-2或类似的),J1,J2为特氟轮材料BNC(POMONA4160),J3为支撑物,J4为RCA支撑物,B1,B2为CR2032型3V锂电池。
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