回路电阻测试仪示值误差检测方法研究

摘要：由于引起回路电阻测试仪示值误差的因素较多，难以保证检测结果的准确性，因此本文提出基于虚拟标准电阻法的回路电阻测试仪示值误差检测方法。以回路电阻测试仪异常系数恒定为前提，确定虚拟标准电阻的阻值梯度。在具体的检测阶段设置10组虚拟标准电阻梯度，记录稳定状态下的回路电阻测试仪示值，并拟合10组示数与设置的虚拟标准电阻间的综合差异，确定对应的回路电阻测试仪示值误差。在对比试验中，基于虚拟标准电阻法的回路电阻测试仪示值误差检测方法具有良好的准确性，示值误差基本稳定在0.001Ω以内。

关键词：虚拟标准电阻法；回路电阻测试仪；示值误差；异常系数；阻值梯度

中图分类号：TP39""""""""" 文献标志码：A

引起回路电阻测试仪示值误差的因素是多种多样的，除测量方法不正确、环境因素作用以及回路电阻测试仪本身存在误差外，回路电阻本身的变化也可能会使测试结果出现误差[1]。例如，回路中的接触电阻发生变化、导线电阻发生变化等都可能使测试结果出现误差[2]。为了降低回路电阻测试仪示值误差，除采取有效措施对其加以控制外，还需要对具体的误差情况进行精准检测，这也是保证回路电阻测试仪示值误差控制效果的关键[3]。综合上述分析可以看出，精准检测回路电阻测试仪示值误差是确保其应用价值和应用效果的重要基础。

在此基础上，本文提出基于虚拟标准电阻法的回路电阻测试仪示值误差检测方法，并进行了对比测试，通过分析不同方法下电阻测试仪示值误差检测结果与实际误差间的关系，对设计检测方法的性能做出客观评价。

1回路电阻测试仪示值误差检测方法设计

1.1虚拟标准电阻值设置

由于不同回路电阻测试仪的运行参数范围不同，相关参数的配置也会不同[4]。为了能更精准地检测其示值误差，需要对基于虚拟标准电阻法的具体阻值进行适应性设置[5]。

在具体的执行过程中，使用虚拟标准电阻软件选择一个初始的标准电阻值，同时设置测试电流在回路电阻测试仪的允许工作范围内。需要特别注意的是，此时的虚拟标准电阻与回路电阻测试仪的连接位置为测量端子。由此可最大限度地降低由操作因素导致的检测结果误差。通常将测量端子设计为具有高精度的接触面，确保与虚拟标准电阻间形成良好的电接触，从而有效降低接触电阻对测量结果的影响。此外，测量端子还需要具备稳定的机械性能，能够承受测试过程中可能出现的振动或温度变化，以进一步提高检测结果的可靠性。

在确保所有连接都紧固且无松动的前提下，按照上述方式启动待检测的回路电阻测试仪装置，并读取其稳定后的电阻值示值结果。再根据固定尺度改变虚拟标准电阻值，重复上述操作过程。2次测试待检测的回路电阻测试仪的示数结果计算方式分别如公式（1）、公式（2）所示。

（1）

（2）

式中：R1为待检测回路电阻测试仪对第一次测试虚拟标准电阻的示数结果；r1为第一次测试阶段随机初始的标准电阻值；ax为第一次测试阶段，待检测回路电阻测试仪的异常系数；R2为待检测回路电阻测试仪对第二次测试虚拟标准电阻的示数结果；r2为第二次测试阶段随机初始的标准电阻值；ay为第二次测试阶段，待检测回路电阻测试仪的异常系数；U和I分别为待检测回路电阻测试仪的电源电压和电流强度参数。

一般情况下，回路电阻测试仪对相同工况进行阻值检测时，对应的电源电压和电流强度设置均为定值。当测试工况发生变化时，结合实际待检测阻值情况，对应回路电阻测试仪的电源电压和电流强度参数也要进行适应性调整。在设置虚拟标准电阻值阶段，以测试工况不变为前提。

在公式（1）和公式（2）中，待检测回路电阻测试仪的异常系数ax和ay为未知量，结合其余已知参数，对异常系数ax和ay的关系进行判断。当虚拟标准电阻的梯度设置与回路电阻测试仪实际检测值的差在允许误差范围内且该差值无限接近于0时，可认为此时的虚拟标准电阻梯度设置是合理的，能够满足回路电阻测试仪示值误差检测的需求。此时可以继续进行后续的测试步骤，并对测试仪的性能做出准确评估。然而，当二者的差超出允许误差范围，或者不满足无限接近于0的条件时，表明当前的虚拟标准电阻梯度设置存在问题，无法满足回路电阻测试仪示值误差检测的需求。在这种情况下，需要对测试方案进行调整。具体来说，可以回到第二次测试阶段的起始点，对随机初始化的标准电阻值r2进行重新设定。在调整过程中，需要仔细分析导致差值不满足要求的原因，原因可能是虚拟电阻的梯度设置不合理、测试环境的干扰或者测试仪本身的性能问题。根据分析结果，有针对性地调整虚拟标准电阻值，或者优化测试环境，以确保测试结果的准确性和可靠性。通过不断调整和优化，最终找到一个合适的虚拟标准电阻梯度设置，使其与回路电阻测试仪实际检测值的差满足要求。

按照上述方式，确定采用虚拟标准电阻法检测回路电阻测试仪示值误差时的具体的阻值梯度，为后续的误差检测工作和误差检测结果提供可靠保障。

1.2回路电阻测试仪示值误差检测

结合1. 1节确定的虚拟标准电阻值设置结果，进行回路电阻测试仪示值误差检测，具体执行流程如图1所示。

按照图1所示方式，在执行回路电阻测试仪示值误差检测阶段，根据1. 1节确定的虚拟标准电阻梯度参数，共设置10组电阻值，具体如公式（3）所示。

r=[r1，r1+k，r1+2k，... ，r1+9k]（3）

式中：r为测试虚拟标准电阻测试组；k为1.1节计算出的虚拟标准电阻梯度参数。

结合公式（3）构建的虚拟标准电阻测试组，启动回路电阻测试仪，并密切关注其启动过程中的各项状态指标。在测试仪逐渐进入稳定工作状态的过程中，持续监测其内部电子元件的预热情况和电阻测量电路的稳定性。只有当所有关键指标均达到预设的稳定阈值时，才能认为测试仪已完全进入稳定工作状态。

此时，开始分别记录测试仪对每个虚拟电阻显示的电阻值。为了确保数据的准确性和可靠性，采用高精度的数据记录设备，并严格按照预设时间间隔进行多次读数。每次读数时都要记录测试仪的其他相关状态参数，如测试电流、环境温度等，以便后续进行更全面的数据分析。

影响回路电阻测试仪示值误差检测的因素众多，包括测试仪内部的电路噪声、环境温度的微小波动和测试电流的稳定性等。为了最大限度地降低这些干扰因素对检测结果的影响，本文特别设置了多组虚拟标准电阻。通过比较不同虚拟电阻下的测试仪示值结果，能更准确地识别并分离出各种潜在的误差来源，从而进一步提高测试结果的精确度和可信度。

更改虚拟电阻值主要通过虚拟标准电阻设备的软件界面实现。将当前虚拟电阻值更改为邻近梯度下的另一个预设值。按照该方式重复上述操作步骤，测试每个预设的电阻值，并记录相应的示值。完成所有预设电阻值的测试后，关闭测试仪和虚拟标准电阻设备。同时对记录的待检测回路电阻测试仪示值数据进行分析与评估处理。在数据分析阶段，采用多种统计方法和工具对测试数据进行深入的挖掘和解读。通过比较预设电阻值与测试仪示值间的差异，计算出测试仪的示值误差，并对其进行量化评估。此外，在评估处理过程中，还要特别关注数据的稳定性和一致性。通过多次比较和分析测试结果，评估出测试仪的重复性和可靠性，以更全面地了解其性能表现。其中，待检测回路电阻测试仪示值的具体计算方式如公式（4）所示。

（4）

式中：ε为待检测回路电阻测试仪示值误差；n为虚拟标准电阻测试组数量。

结合本文设计，此时n取值为10。结合实际检测精度需求，对具体的虚拟标准电阻测试组数量进行差异化，但是具体虚拟标准电阻测试组数量的最小值不宜低于5组，以避免特异性对测试结果的影响，并且虚拟标准电阻测试组数量的最大值不宜高于30组。

按照上述方式，对回路电阻测试仪示值误差情况进行精准检测，最大限度地确保最终检测结果的准确性和可靠性。

2测试与分析

2.1测试准备

为了检验本文设计的回路电阻测试仪示值误差检测方法的性能，本文进行了测试。测试组采用的方法分别为文献[4]提出的回路电阻测试仪示值误差检测方法和文献[5]提出的回路电阻测试仪示值误差检测方法。

将MSHL-600A回路电阻测量仪作为误差检测方法性能的测试对象。MSHL-600A回路电阻测量仪适用于开关、断路器、变压器等设备的接触电阻、回路电阻专用测试。它采用典型的四线制测量法，在被测体的2个端钮间施加一个直流电流，结合电流流过被测体时产生的压降，确定被测体的直流电阻参数。在结构构成上，MSHL-600A回路电阻测量仪由恒流源、前置放大器、A/D转换器和指示装置组成。MSHL-600A回路电阻测量仪的参数配置情况见表1。

在表1的参数配置基础上，MSHL-600A回路电阻测量仪结合硬软件设计，采用高精密电子线路和高性能单片机，仪器测量速度快、数值更稳定且可靠性良好。实时监测显示现场电阻值、电流值时，电流持续时间能够达到1min以上，完全符合JJG1052—2009回路电阻检定规程。

以上述MSHL-600A回路电阻测量仪为基础，分别采用3种方法进行示值误差检测。由于实际应用阶段的待检测电阻阻值和电阻对应工况可能存在不同程度的差异，因此本文设置测试阶段的自变量为MSHL-600A回路电阻测量仪的电源状态，即电源恒流的大小不同，以对3种不同回路电阻测量仪示值误差检测方法的性能做出更全面的评价。

2.2测试结果与分析

本文对测试MSHL-600A回路电阻测量仪的示值误差进行检测时，分别测试了不同强度恒流电源下3种方法的检测结果与实际误差间的关系。检测得到的MSHL-600A回路电阻测量仪示值误差与实际误差的一致性越高，表示对应的检测方法性能越好；相反，检测得到的MSHL-600A回路电阻测量仪示值误差与实际误差的一致性越低，表示对应的检测方法性能越差。不同方法的测试结果见表2。

根据表2可知，在3种方法下，对应的误差检测结果与实际误差间的关系出现了较明显的差异。其中，在文献[4]提出的回路电阻测试仪示值误差检测方法下，当测试MSHL-600A回路电阻测量仪的恒流电源强度不超过400.0A时，其示值误差的检测结果具有较高的准确性，对应的偏差基本稳定在0.005Ω以内。但是当测试MSHL-600A回路电阻测量仪的恒流电源强度为400.0A以上时，对应的偏差明显增大，达到0.010Ω以上，表明该方法的检测效果受回路电阻测量仪实际运行状态的影响较明显。在文献[5]提出的回路电阻测试仪示值误差检测方法下，测试MSHL-600A回路电阻测量仪示值误差的检测结果与其状态间不存在直接关系，但是整体偏差相对较高。相比之下，在本文设计方法下，测试MSHL-600A回路电阻测量仪示值误差的检测结果与实际情况的偏差基本稳定在0.001Ω以内，与对照组相比，本文设计方法在精准性方面具有明显优势。

3结语

为了提高回路电阻测试仪在实际应用中的可靠性，需要对其进行误差检测。本文提出了基于虚拟标准电阻法的回路电阻测试仪示值误差检测方法。将高精度电阻器作为标准，对回路电阻进行高精度测量。并与实际测量值进行比较，准确评估回路电阻测试仪的示值误差。不仅如此，本文设计方法还能适应不同工况下的实际应用需求，保证误差检测结果的稳定性，可为回路电阻测试仪的校准和实际应用提供有价值的参考，提高测试仪测量准确性和工作效率。

参考文献

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