一种微小电阻测试系统的设计

为了精确测试微小电阻,基于开尔文四线检测法,设计了一种精度较高的微小电阻测试系统。设计方案为:微小电阻施加稳定恒流源信号后,通过采用AD8221为核心的一级放大电路、巴特沃斯二阶有源低通滤波和二级放大电路,获取放大、去噪、平稳的电压信号,经由ADC采集转换后显示被测电阻的阻值。采用最小二乘法拟合曲线对系统测试数据进行误差分析,显示误差小于0.2%,表明该系统测量精度高,可用于精准测量微小电阻以及微弱信号调理放大的场合。

开放环境中微小电阻测量回路伴随电势特性

不同于真空密闭洁净环境,电阻测量回路的导线和样品表面在开放环境中会吸附氧化性气体、酸性气体、水分子以及灰尘等物质。研究发现,测量回路伴随电势随时间变化曲线呈现出温差电势和化学电势两种效应;化学电势绝对值随时间呈现非单调衰减。此化学电势由金属结点上两个金属界面与吸附的水分子和其它化学物质所形成。通过分析0.01Ω和0.1Ω两个标准电阻测量时,回路伴随电势随时间变化,发现测试开始阶段化学电势占据主导地位,绝对值大约是0.4μV~1.0μV,在一段时间后衰减到一个很小数值,此时回路的伴随电势以温差电势为主,绝对值大约在0.1μV~0.2μV。化学电势衰减到稳定数值的时间可能受环境湿度影响较大,典型的时间大约在2000 s~3000 s之间。研究结果对于精密电阻测量及其相关测试系统设计和测试规范指定有参考价值。