测试对象的输出阻抗和电压计的输入阻抗对测试值的影响

1. 输出阻抗・输入阻抗的影响

为了正确的测试电压，需要十分注意测试对象（电压源）的输出阻抗和电压计的输入阻抗。虽然理想的电压源的输出阻抗是0Ω，但实际上一定会存在着几Ω的输出阻抗的（图1）。大型电池有时会达到数mΩ，小型电池有时也会达到数百Ω。在测试电阻应变片等的电桥输出电压（图 2）、或者是测温（温敏）电阻又或是热敏电阻的输出电压时，需要假设数百Ω到数百kΩ的输出阻抗。即使是测试输出阻抗较小的测试对象，在用测试探头接触时，也需事先设想到因测试探头的老化而造成的数kΩ的接触阻抗。（图3）。

在测试对象的输出阻抗较大时，会和电压计的输入阻抗分压，导致测试值的衰减（图4）。举个例子，用输入阻抗为 10MΩ的电压计，测试输出阻抗为 1 kΩ、开路电压 3 V的线圈型电池时，

约有 0.01%的误差。为了测试时不受输出阻抗的影响，需要用到输入阻抗较大的电压计。一般的数字万用表的话，100V量程以及1000V量程约10MΩ，10V以下的量程可以选择10MΩ或10GΩ以上的输入阻抗（表1）。测试10V以下电压时，可以把输入阻抗设为10GΩ以上，来大幅减轻受到测试对象的输出阻抗的影响。

2.数字万用表的输入阻抗

3. 测试时的注意事项

一般的电压计在输入的部位上，都设有除去高频成分信号的电容。在连接测试对象时，该电容就会被充电（图 5）。电压计的输入阻抗较低（10 MΩ等）时，会因输入阻抗而让电容被放电。另一方面，输入阻抗较高（>10 GΩ等）时，即使分离测试对象电容也基本不会放电。因此，即使分离测试对象，还是会继续显示与刚测完的电压值相近的数值（图 6）。

可以一边确认测试值，一边进行作业的话，上述的问题并不是问题。但是把复数的测试对象用继电器去一边自动切换一边测试时（扫描测试）就需要注意了。图 7和图 8 为 2 个电池通过继电器切换去测试时的情况。假设一个3.7 V 的电池在 Ch. 1 被正常的连接，一个 3.6 V 的电池因为测试探头的磨损等并未能正常的接触到 Ch. 2。测试 Ch.1 时，因为测试探头是接触到的， 可以得到正常的 3.7 V 的测试值（图 7）。而另一边，测试 Ch. 2 时测试探头并未接触，但却因为在测试 Ch. 1 时电容被充电了所以显示出了3.7 V前后的测试值（图 8）。这个现象，可以通过降低电压计的输入阻抗（10MΩ等）来回避。但就像前面所说的，如果测试探头的接触阻抗有所上升时，测试误差也会变大。

3. 实际的测试值

这里准备了 18650 尺寸的锂离子电池 3 个，然后按照图 9 的测试系统从 Ch. 1 到 Ch. 3 进行了 5 次的扫描测试。

图 10 为全通道正常连接后的测试结果。其中 Ch. 2 比较稳定，得到了本来的 3.845 V 的测试

值。图11 为 Ch. 2 开路后测试的结果。Ch. 2 中、测得了与 Ch. 1 的测试值相近的 4 V 前后的测试电压值。

 

5. 接触不良的对策

对于接触不良，使用 DM7276 等的带接触检查功能的电压计是比较有效的。用和图 11 相同的接线方法，把直流电压计DM7276 的接触检查功能设为 ON 后进行测试，其结果如图 12 所示。Ch. 2 的测试值并未显示，而是报错无法进行良否的判定。使用接触检查功能，可以防止误测试，实现可信度较高的检查。

6. 总结

-1. 在电压的测试中，测试对象的输出阻抗较大，或测试探头和测试对象间的接触不太好时， 需要使用输入阻抗较大的电压计。

-2. 使用输入阻抗较大的电压计时，即使在测试探头开路的情况下测试值也不为变为0 V，而倾向于显示刚测完的测试值。

-3. 为了防止接触不良导致的误判定，使用搭载了接触检查功能的电压计（HIOKI DM7276 等）是十分有效的。

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　　审核编辑：汤梓红