ellenállásmérés
Egy elektromosan vezető anyag, alkatrész vagy áramkör elektromos ellenállásnak nevezett tulajdonságának mennyiségi meghatározása. Az ohm, amely az ellenállás nemzetközi rendszerbeli (SI) mértékegysége, az Ohm-törvény alkalmazásával egy vezető két pontja közötti elektromos ellenállásként határozható meg, amikor az e pontokra alkalmazott állandó 1 voltos potenciálkülönbség 1 amper áramot hoz létre a vezetőben. Ohm törvénye tehát úgy értelmezhető, hogy az R ellenállást az V egyenfeszültség és az I áram hányadosaként határozza meg, Eq. (1).
Ömlesztett fémvezetők, például rudak, lemezek, huzalok és fóliák esetében ez az arány állandó. A legtöbb más anyag, például a félvezetők, kerámiák és kompozit anyagok esetében a feszültséggel változhat, és számos elektronikus eszköz függ ettől a ténytől. Bármely vezető ellenállását a (2) kifejezés integrálja adja, ahol l a hossz,
A a keresztmetszeti terület, és &rgr; a fajlagos ellenállás. Lásd: Elektromos ellenállás, Elektromos fajlagos ellenállás, Ohm-törvény, Félvezető
1990. január 1. óta világszerte minden ellenállásmérést a kvantált Hall-ellenállás szabványra vonatkoztatnak, amelyet az összes nemzeti szabványlaboratóriumban az ohm fenntartására használnak. A hagyományos dróttekercses munkanormálokat a kvantált Hall-ellenállás szempontjából mérik, majd a normál kalibrálási láncon keresztül az ohm terjesztésére használják. Ezek a munkanormálok a kvantált Hall-ellenállás szempontjából körülbelül 1 rész a 108-ból 1 szabványeltérésnyi bizonytalansággal mérhetők. Lásd Hall-effektus
Az ismeretlen ellenállás értékét egy standard ellenállással való összehasonlítással határozzuk meg. A Wheatstone-híd talán a legalapvetőbb és legszélesebb körben használt ellenállás- vagy impedancia-összehasonlító eszköz. Legfőbb előnye, hogy működése és egyensúlya független a tápellátás változásaitól. A legnagyobb érzékenység akkor érhető el, ha az összes ellenállás értéke hasonló, és ekkor a szabványos ellenállások összehasonlítása körülbelül 3 rész a 108-hoz ismétlési pontossággal végezhető el, ami az ellenállások termikus zajából adódó határérték. A használat során a táplálás irányát időszakosan megfordítják, hogy kiküszöböljék a termikus vagy érintkezési emf hatását.
A híd általában kétvégű mérésekhez van kialakítva, és így nem alkalmas a legpontosabb mérésre körülbelül 100 &OHgr; alatti értékeknél, bár még mindig nagyon kényelmes az alacsonyabb ellenállásoknál, ha a pontosság csökkenése nem számít. A Wheatstone-hidat azonban négypólusú ellenállások mérésére is kifejlesztették. Ehhez segédmérlegek használata szükséges, és az azonos értékű ellenállások néhány 108 résznyi bizonytalansággal hasonlíthatók össze.
A hídnak tipikusan két dekádarányos karja van, például 1, 10, 100, 100, 1000 és 10 000 &OHgr;, és egy változó, 1-100 000 &OHgr; közötti kapcsolható dekádkar, bár sok variációval találkozhatunk. A dekádértékekhez közeli értékű ellenállások mérésénél jelentős pontosságnövekedést lehet elérni a helyettesítő méréssel, amelyben a hidat csak jelzőműszerként használják. Az összehasonlítandó ellenállásokat úgy lehet azonos értékre hozni, hogy egy sokkal nagyobb változó ellenállást kapcsolunk a nagyobbik ellenálláshoz, és ennek a nagy ellenállású söntnek a pontossága sokkal kisebb lehet, mint az összehasonlítandó ellenállásé. Lásd Wheatstone-híd
A Kelvin-kettős híd egy kettős híd négyvégű mérésekhez, és így nagyon kis ellenállásokhoz használható. A 100 &OHgr; alatti ellenállások pontos laboratóriumi mérésére való használatán kívül nagyon értékes a vezető rudak vagy rudak ellenállásának meghatározására, vagy a nagy áramok mérésére használt léghűtéses ellenállások terepi kalibrálására. Lásd Kelvin-híd
A 10 megohmtól 1 terohmig (1012 &OHgr;) vagy még magasabb ellenállások mérése Wheatstone-híddal további problémákat okoz. A mérendő ellenállás általában feszültségfüggő, ezért a mérési feszültséget meg kell adni. Az aránykarokban lévő ellenállásoknak kellően nagy értékűeknek kell lenniük, hogy ne legyenek túlterhelve. Ha védőelektróda van felszerelve, akkor a mérési áramkörből ki kell zárni a védőelektródára folyó áramot. Az 1-M&OHgr; ellenállásban elvesztett teljesítmény ekkor 10 mW, és a hídarány 106. Az őr egy ugyanilyen arányú segédosztóhoz van csatlakoztatva, hogy a hozzá folyó áram ne folyjon át az érzékelőn. Automatizált mérések végezhetők a Wheatstone-híd aránykarjainak programozható feszültségforrásokkal történő helyettesítésével. Egy alternatív, szintén automatizálható módszer az ismeretlen R ellenállás RC időállandójának mérése egy ismert értékű C kondenzátorral kombinálva.
Az ellenállás mérésének kézenfekvő és közvetlen módja a feszültség és az áram egyidejű mérése, és ez nagyon sok kijelzős ohmméterben és többfokozatú mérőműszerben szokásos. A legtöbb digitális műszerben, amelyek általában digitális feszültségmérők is, az ellenállást egy állandó áramú áramkörből táplálják, és a rajta lévő feszültséget a digitális feszültségmérő méri. Ez egy kényelmes elrendezés a négypólusú méréshez, így hosszú vezetékek használhatók a műszertől az ellenálláshoz anélkül, hogy hibákat okoznának. A legegyszerűbb rendszerek, amelyeket passzív mutatós műszerekben használnak, közvetlenül a mérőeszközön átfolyó áramot mérik, amelyet az akkumulátorral sorba kapcsolt további ellenállással úgy állítanak be, hogy az teljes skálájú eltérítést adjon. Ez korlátozott pontosságú, de sok gyakorlati alkalmazáshoz elegendő nemlineáris skálát eredményez. Lásd: Árammérés, Feszültségmérés
.