差动电阻式传感器绝缘电阻对测值的影响
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在电气设备检验中,绝缘电阻是安全性能一项非常重要的检验项目。
对其测量通常采用在被测绝缘体两端施加恒定的直流电压,测量其间流过的直流电流的大小和变化情况,以此判断绝缘材料的优劣。
值得我们注意的是:绝缘电阻测量值不是一个恒定不变的数值,它易受外界诸多因素的影响而发生变化。
本文着重论述湿度、绝缘材料表面状况以及测量仪器使用不当等因素对绝缘电阻测量值的影响。
旨在安全性能检验中具有指导作用。
1 .检测目的为了保证电气设备正常运行和操作者的人身安全,应对其不同相的导电体之间,或导电体与外壳( 地) 之间的绝缘电阻规定一个最低限值。
通过测量电气设备的绝缘电阻,达到如下目的:(1) 了解绝缘结构的绝缘性能。
(2) 了解电器产品绝缘处理质量。
(3) 了解绝缘受潮及污染情况。
(4) 检验绝缘是否能承受耐电压试验。
若在电气设备的绝缘电阻低于某一限值时进行耐电压试验,则会产生较大的试验电流,以致造成热击穿而损坏电气绝缘结构。
因此,在耐电压试验之前,要先测量绝缘电阻。
(5) 检验电气设备能否通电运行。
若在电气设备的绝缘电阻低于规定限值时将该设备通电运行,则会因其有较大的泄漏电流而危及人身安全。
2 .绝缘电阻的性质绝缘电阻实质上就是被测绝缘体的两端施加的恒定直流电压与其间流过的直流电流之比。
即:R="U/I" 直流电流是沿绝缘体表面的泄漏电流与通过绝缘体内部的电导电流之和。
即:I="Iv"+Is 。
故绝缘电阻系体积绝缘电阻Rv 与表面绝缘电阻Rs 的并联值,即:R="Rv" ·Rs/(Rv+Rs) 。
3 .影响测量值的主要因素在实际测量中.很难把体积绝缘电阻和表面绝缘电阻分开。
特别是表而绝缘电阻,因其极易受到表面污秽或测量环境大气湿度的影响.有时会在总绝缘电阻中占主导地位。
(1) 湿度的影响表1 中的一组试验数据,表明湿度对绝缘电阻测量的影响。
由表 1可见,绝缘电阻对湿度变化是很敏感的。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定在电力系统中,绝缘电阻是一项非常重要的指标,它反映了电气设备的绝缘性能。
测量绝缘电阻时,通常会伴随着一定的误差,这就需要对绝缘电阻表示值的误差测量值进行不确定度评定。
本文将对绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定进行讨论和分析。
1. 绝缘电阻表示值误差测量值的来源绝缘电阻表示值的误差测量值主要由以下几个方面的因素造成:(1)测量仪器的误差:绝缘电阻的测量通常使用绝缘电阻测试仪。
而绝缘电阻测试仪本身也会存在一定的测量误差,这是由仪器的精度、分辨率等因素所决定的。
(2)环境条件的影响:绝缘电阻的测量受到环境温度、湿度等因素的影响,这些因素会对绝缘电阻的测量结果产生一定的影响。
(3)测试人员的技术水平:测试人员的技术水平也会对绝缘电阻的测量结果产生一定的影响。
不同的测试人员可能会有不同的操作习惯和操作技巧,这会影响测量的准确性。
2. 不确定度评定的目的不确定度评定的目的在于提供一个可以量化的指标,用以评估绝缘电阻表示值误差测量值的可靠性和准确性。
通过对不确定度的评定,可以更好地了解绝缘电阻测量结果的可信程度,为正确的决策提供支持。
不确定度评定的方法有很多种,其中最常用的是“不确定度的传播法”,即将各个不确定度源对测量结果的总影响进行定量分析。
在进行不确定度评定时,通常需要考虑以下几个方面:(1)测量仪器的不确定度:包括仪器的精度、分辨率等。
(3)测试人员的不确定度:考虑测试人员的技术水平和操作差异对测量结果的影响。
不确定度评定虽然可以对绝缘电阻表示值的误差测量值进行较为准确的评定,但在实际应用中仍然存在一定的局限性。
因为不确定度评定是建立在一定的理论模型和假设条件下进行的,它对于某些特殊情况可能并不适用。
不确定度评定还需要一定的计算和分析工作,对测试人员的技术水平和设备条件也有一定的要求。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定是一个非常重要的工作。
它能够为维护电气设备的安全运行提供可靠的支持,同时也有助于制定相应的质量控制标准和测量规程。
绝缘电阻的测试方法及影响因素分析绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。
对于低压电气装置的交接试验,常温下电动机、配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于0.5MΩ(对于运行中的设备和线路,绝缘电阻不应低于1MΩ/kV)。
低压电器及其连接电缆和二次回路的绝缘电阻一般不应低于1MΩ;在比较潮湿的环境不应低于0.5MΩ;二次回路小母线的绝缘电阻不应低于10MΩ。
I类手持电动工具的绝缘电阻不应低于2MΩ。
加直流电压于电介质,经过一定时间极化过程结束后,流过电介质的泄漏电流对应的电阻称绝缘电阻。
绝缘电阻测试适于在各种电气设备的保养、维修、试验及检定中作绝缘测试。
绝缘阻值分度线均匀清晰、便于准确读数。
操作简捷,携带方便。
低耗电,用8×1.5V(AA,R6)电池供电,使用时间长。
具有电池容量检查功能。
绝缘电阻测试方法兆欧表有三个接线柱,上端两个较大的接线柱上分别标有“接地”(E)和“线路”(L),在下方较小的一个接线柱上标有“保护环”(或“屏蔽”)(G)。
1、线路对地的绝缘电阻①将兆欧表的“接地”接线柱(即E接线柱)可靠地接地(一般接到某一接地体上),将“线路”接线柱(即L接线柱)接到被测线路上,如下图所示。
②连接好后,顺时针摇动兆欧表,转速逐渐加快,保持在约120转/分后匀速摇动,当转速稳定,表的指针也稳定后,指针所指示的数值即为被测物的绝缘电阻值。
③实际使用中,E、L两个接线柱也可以任意连接,即E可以与接被测物相连接,L可以与接地体连接(即接地),但G接线柱决不能接错。
注:(a)测量线路的绝缘电阻;(b)测量电动机绝缘电阻;(c)测量电缆绝缘电阻。
2、测量电动机的绝缘电阻将兆欧表E接线柱接机壳(即接地),L接线柱接到电动机某一相的绕组上,如上图所示,。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定一、引言在电气领域中,绝缘电阻是一个非常重要的参数,它反映了电气设备的绝缘性能。
为了确保设备的正常运行和人身安全,对绝缘电阻进行准确的测量和评定是至关重要的。
由于测量设备、环境条件等因素的影响,绝缘电阻表示值的误差测量值的不确定度评定成为了一个挑战。
本文将对绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定进行探讨,并提出相关的解决方案。
1. 测量设备误差在进行绝缘电阻测量时,使用的测量设备的精度和稳定性对测量结果产生重要影响。
多用表、绝缘电阻计等设备的本身精度不高,且受环境温度、湿度等因素的影响,导致测量结果存在一定的误差。
3. 操作人员技术水平操作人员的技术水平也会对测量结果产生影响。
操作不当、对测量原理不清楚等都会导致测量结果的误差。
1. 根据测量设备的特性,进行仪器误差的评定。
测量设备的精度和稳定性是测量结果的重要影响因素之一。
通过对测量设备进行校准和检定,了解其误差范围,可以对测量结果进行修正和评定。
2. 对环境条件进行评定。
对测量现场的环境条件进行评估,尽量选择稳定的环境条件进行测量,或者采用相应的环境修正方法,以减小环境条件对测量结果的影响。
3. 进行操作人员的技术评定。
对操作人员进行相关的技能培训和考核,提高其对测量原理和操作方法的了解,降低其对测量结果的误差影响。
1. 优化测量设备选择精度高、稳定性好的测量设备,进行定期的校准和检定,以确保测量结果的准确性和可靠性。
2. 控制环境条件在进行绝缘电阻测量时,尽量选择稳定的环境条件进行测量,控制温度、湿度等因素的影响。
五、结论绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定是一个复杂而重要的工作。
通过对测量设备的优化、环境条件的控制和操作人员的技术提升,可以有效降低绝缘电阻测量结果的误差,提高测量结果的准确性和可靠性。
也需要不断提高对不确定度评定方法的认识,进行相关研究和实践,以不断完善相应的评定方法和解决方案。
只有如此,才能更好地保障电气设备的安全运行和人身安全。
差动变压器式传感器的应用实例差动变压器式传感器的应用实例差动变压器式传感器是一种常用的电气测量传感器,它能够提供高精度和可靠的测量结果,广泛应用于电力系统、工业自动化、航空航天等领域。
在本文中,我们将详细探讨差动变压器式传感器的工作原理、特点和应用实例,以便更全面地了解其在实际工程中的应用。
1. 差动变压器式传感器的工作原理差动变压器式传感器是一种利用差动变压器原理测量电流、电压等电气参数的传感器。
它由主变压器和副变压器组成,主要工作原理是通过电流的差动变化来实现电流测量。
当电流通过主变压器的一侧绕组时,将在副变压器的绕组中感应出一个与主绕组电流成正比的电流信号,然后将这个信号转化成与主绕组电流成比例的电压输出。
这样就能够准确地测量电流值,实现高精度的电流测量。
2. 差动变压器式传感器的特点差动变压器式传感器具有高精度、宽量程、强抗干扰能力等特点。
其输出信号与被测电流成正比,线性度高,能够满足各种精密测量的要求。
由于采用了差动测量原理,使得传感器对外界干扰的抗干扰能力大大增强,能够稳定可靠地工作在各种恶劣的环境中。
3. 差动变压器式传感器的应用实例差动变压器式传感器在电力系统、工业自动化、航空航天等领域有着广泛的应用。
在电力系统中,差动变压器式传感器常用于电流测量、绝缘监测、故障检测等方面。
在工业自动化领域,它被广泛应用于电机控制、电能计量、电力质量分析等方面。
在航空航天领域,差动变压器式传感器能够满足飞行器对精密测量的要求,常用于飞行控制系统、导航系统等领域。
4. 个人观点和理解从实际应用来看,差动变压器式传感器具有高精度、强抗干扰能力等优点,能够满足各种精密测量的要求。
在未来的发展中,我认为差动变压器式传感器将更加智能化、数字化,能够实现远程监测、自动校准等功能,进一步拓展其在工程领域的应用范围。
通过本文的介绍,相信你已经对差动变压器式传感器的工作原理、特点和应用有了更深入的了解。
在实际工程中,若需要进行电流、电压等电气参数的测量,差动变压器式传感器将是一个值得考虑的选择。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定绝缘电阻是指电气设备、电气元件或电气结构与大地或其他地点之间的绝缘,通俗点说就是设备的漏电流。
绝缘电阻的表示值误差测量值的不确定度评定是对被测量值的表示值误差的不确定度进行评估和分析,是保证测试结果准确性和可靠性的重要程序。
下面我们将对这个过程进行详细介绍。
我们需要了解绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度的定义。
在测量中,不确定度是用来表达测量结果的不精确程度的一种概念。
通俗地说,它是对测量结果的范围的一种估计。
不确定度的大小与测量结果的精确程度有关,通常用测量结果的标准偏差或可信区间来表示。
我们需要了解绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度的影响因素。
设备本身的精度和分辨率对测量结果的影响非常大。
测量人员的技术水平和精度也会影响测量结果的不确定度。
环境条件如温度、湿度等也会对测量结果产生一定的影响。
为了评定绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度,首先需要进行设备的校准。
校准是指用标准电阻或标准电压对测量设备进行检验和校准,以保证设备的精度和可靠性。
校准的结果将被用来修正测量结果,以消除设备本身的误差对测量结果的影响。
在进行绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定时,还需要考虑测量人员的技术水平和实际操作过程。
一般来说,为了减小人为误差的影响,需要对测量人员进行培训和指导,并建立严格的操作流程和规范,以确保测量结果的准确性和可靠性。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定需要对测量结果进行分析和处理。
需要对测量结果进行统计分析,以得到测量结果的平均值和标准差。
然后,根据标准差和置信水平,计算出测量结果的不确定度。
将不确定度的评定结果与测量结果进行比较,以确定测量结果的准确性和可靠性。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定是保证测试结果准确性和可靠性的重要程序。
通过对设备的校准、测量人员的培训和指导、环境条件的控制和测量结果的分析和处理,可以有效地评定测量结果的不确定度,并最终确保测试结果的准确性和可靠性。
绝缘电阻(表)在检定和测量中的影响因素测量绝缘电阻是我国计量法规定的电气安全检测项目中的强检项目,绝缘电阻测试是检测电气设备绝缘性能的比较常规的手段,绝缘部分的良好与否,对电气设备的安全运行和可靠性起着极为重要的作用。
通过绝缘性能测试,可以提前发现绝缘材料的绝缘缺陷,并及时采取相应的措施,避免造成完全性破坏。
绝缘电阻表是用来测量绝缘电阻大小的仪器,是重要且广泛使用的故障诊断工具,属于国家强制检定的计量器具。
早期的绝缘电阻表是以手摇发电机产生测试电压,习惯称为手摇指针式兆欧表;现在广泛应用电子式绝缘电阻表,具有测量准确度高、量程宽、操作简便、体积小等特点。
根据国际标定,绝缘电阻表在电压等级上有250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V,一般电压等级越高,测量范围应越大。
1 偏离规程方法的因素1.1 使用者和仪表计量人员遗漏了绝缘电阻表检定的开路和短路试验可知,该表基本误差虽然在标度尺II区范围内合格,但在标度尺I区和III区范围已严重超出标准要求,其原因就是规程规定在初步试验时指针不得偏离标度线中心位置±1 mm。
如果超过这个规定,则说明绝缘电阻表有故障,为不合格,相应地,使用者也不应继续使用。
1.2 错误选取中值电阻的阻值检定员和使用者经常忽视这个规定:中值电阻是取最大分度线的电阻值2%的1、2、5或10的整数倍数值。
而检定人员没有仔细领悟规程规定,仅凭感觉和经验取分度线中心处,以ZC11D-3型兆欧表为例,如果取分度线中心位置的电阻值20MQ,而按照规定计算中值电阻应为50MQ,检定结果就存在很大误差,造成误判。
2 标准装置特性的因素标准装置及其配套设备在使用中有诸多规定,如果不遵守这些注意事项就会带来很大误差。
2.1 调节细度电阻箱调节细度不够引起的误差,当进行绝缘电阻表检定,指针接近分度线时,改变一个最小步进值就已超过灵敏度阈,使指示器偏转过大,往往不能对齐检测分度线,只好用估读得出最后结果,这就引起了读数误差。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定
绝缘电阻是指两个导体之间的绝缘材料所能承受的电压和电流之间的比值,常用于评估电器设备的绝缘性能。
在对绝缘电阻进行测量时,我们需要评定测量结果的不确定度,以确定测量结果的可靠性和精确性。
下面将介绍绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定的相关内容。
评定绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度需要考虑多个因素,如测量设备误差、环境条件、人为误差等。
在进行具体测量时,我们需要通过一组测量值来计算平均值,然后计算测量值的标准偏差来评定测量的精确度。
标准偏差是一种统计量,用来衡量观测值的离散程度,即评估测量值的离散程度。
为了获得更准确的评估结果,我们需要进行多次测量,并计算标准偏差。
这样可以减小随机误差的影响,提高测量的可靠性。
还需要注意排除异常值的影响,以保证测量结果的准确性。
绝缘电阻表示值误差还可能受到设备的非线性误差的影响。
为了评定这种误差,我们可以通过进行线性回归分析来获得设备的非线性特性,并计算回归拟合误差。
绝缘电阻测量还会受到环境条件的影响,如温度、湿度等。
为了评定这种误差,我们可以使用温度、湿度传感器等设备进行监测,并计算环境条件对测量结果的影响。
人为误差也是绝缘电阻测量中需要考虑的因素之一。
为了评定这种误差,我们可以通过培训人员、制定操作规程等方式,减小人为误差的发生。
评定绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度需要综合考虑多个因素的影响,包括测量设备误差、环境条件、人为误差等。
通过合理的测量方法和数据处理,可以提高测量结果的可靠性和精确性。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定概述绝缘电阻的测量是电气工程中的一项重要工作,而误差和不确定度的评定也是关键的一步。
本文将对绝缘电阻表示值的误差进行分析,并对其中的不确定度进行评定。
误差分析绝缘电阻的误差包括系统误差和随机误差。
系统误差主要来自于测量仪器和测量方法。
例如,测量装置的内阻可能对测量结果产生影响。
当测量仪器的值补偿不足时,也会产生系统误差。
随机误差则是由环境和操作人员的因素造成的。
例如,温度变化、杂散电磁场的干扰、人为操作不稳定等都会引起随机误差。
不确定度评定不确定度是指测量结果的范围,其评价标准体现了测量的精度。
在计算不确定度之前,需要对误差进行估计。
假设系统误差和随机误差具有正态分布,那么可以使用正态分布的函数来描述误差分布。
利用测量数据的样本均值和样本标准差,可以计算出测量中误差的标准差。
标准差反映了误差的分散程度,它与测量的精度成反比。
除了误差,还需要考虑其他影响因素对不确定度的影响。
例如,校验用的峰值电压和频率、测量的时间和温度等都可能对测量结果产生影响。
这些因素需要进行实验验证,以确定其对不确定度的贡献。
计算不确定度时,可以使用合成法求出各个因素的标准偏差,然后将标准偏差平方相加,开方即为最终的不确定度。
需要注意的是,不同因素之间可能存在相关性,这也需要在计算中进行考虑。
结论绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定是电气工程中的基本工作之一。
它需要对误差和其他因素进行分析,以确定测量的精度。
在实际应用中,需要根据具体情况来确定测量方案,以确保数据的可靠性和准确性。
绝缘电阻对差动电阻式传感器测值的影响【摘要】差动电阻式传感器在水电工程中大量地用来观测水工建筑物的应力应变及温度,由于水工建筑物的使用寿命很长,而差动电阻式传感器的绝缘电阻会随着时间逐步降低,因此对于差动电阻式传感器的绝缘电阻降低到什么程度才会影响传感器的测值是个需要研究的问题。
本文利用模拟水电阻使差动电阻式传感器的绝缘电阻降低并讨论绝缘电阻下降后对传感器的测量结果的影响。
【关键词】差动电阻式传感器;模拟水电阻;绝缘电阻0前言差动电阻式传感器是用于水工建筑物内部进行长期观测应力应变、渗透压力、温度、裂缝等物理量变化的仪器。
差动电阻式传感器在国内水工建筑物中使用时间长,数量大。
由于差动电阻式传感器绝缘电阻降低后影响其测值,因此,对差动电阻式传感器的绝缘电阻与测值之间的关系是一个值得研究的问题。
差动电阻式传感器埋设时的绝缘电阻均大于200MΩ,但经过一定的时间后,其绝缘电阻逐步降低,尤其是在水电站多年运行后,有些差动电阻式传感器的绝缘电阻(使用兆欧表测量时)甚至为零。
其原因,大多数是由于橡胶老化或橡胶护套破损而造成电缆进水或仪器进水,相当于在电缆接头处或差动电阻式传感器接线处并联了水电阻。
鉴于差动电阻式传感器目前测量方式已采用五芯制和数字电桥,为了能在实验室状态下进行定量分析,本文采用模拟水电阻来使差动电阻式传感器的绝缘电阻下降,以研究差动电阻式传感器绝缘电阻下降对其测值所造成的影响。
1水的导电及电阻由电化学理论可知,浸入水中的金属与水的交界处存在双电层。
双电层具有电容的特性,即可以充电或放电,在电极一侧的充电电荷由电极上的电子或正电荷提供,而在溶液一侧的充电电荷则由溶液中的阳离子或阴离子来提供。
在金属与水的交界界面处,该电位发生2差动电阻式传感器绝缘下降的电路模型为分析差动电阻式传感器的绝缘电阻,本文将差动电阻式传感器的绝缘电阻分为内部绝缘电阻,以对应差动电阻式传感器没有电缆时的内部电路;外部绝缘电阻,以对应差动电阻式传感器接长电缆后的整个电路。
下面首先分析的是差动电阻式传感器的测量模型电路。
2.1数字电桥测量时的模型电路现在五芯测量传感器基本上都采用数字式电桥而不再使用检流计式的平衡式电桥,因此,本文只讨论五芯传感器与数字电桥测量的模型。
五芯传感器与数字电桥连接后,其测量电路的模型如图2。
电路的测量原理是通过r 1(白线)、r 4(黑线)供给恒定电流,通过r 3(红线)、r 5(蓝线)和r 2(绿线)测量出电压,然后计算出电阻值与电阻比,只要测量电压的放大器输入阻抗足够高,其连接线的电阻是不影响被测电阻值的,也就是电工电路测量中使用的四线电阻测量法。
R 2R 11图2 五芯测量模型Fig.2 model of measurement with five wireR 1、R 2-传感器的钢丝电阻;r ’1、r ’4、r ’3-传感器的一米电缆(分别为白、黑、红)的芯线电阻;r 1、r 2、r 3、r 4、r 5-传感器连接电缆(分别为白、绿、红、黑、蓝)的芯线电阻。
由于传感器的连接线只有一米,电阻值很小以及五芯电缆中的蓝、黑芯线(r 5、r 4)连接在传感器的黑色芯线(r ’4)上,白、绿芯线(r 1、r 2)连接在传感器的白色芯线(r ’1)上,因此,通常将其测量的电路模型转换为图3:R 2R 11图3 模型转换Fig.3 model of conversion图3就是用来作为差动电阻式传感器测量的分析模型。
本文将在此基础上分析绝缘电阻对差动电阻式传感器的测量结果的影响。
2.2差动电阻式传感器内部绝缘电阻下降电路模型差动电阻式传感器(以下简称传感器)由其结构图4可知,在传感器内部产生泄露电流的地方,在七个点上,即方杆上的4个玻璃绝缘子和接线座的三个玻璃绝缘子,产生泄漏电流的原因是绝缘子的绝缘电阻值下降,本来R 1、R 2电阻对传感器的外壳应该没有电流流过,由于绝缘的下降造成了流过R 1、R 2电阻的电流被分流了一部分到传感器的外壳,相当于在传感器的电路上有了其它的分流电路。
其电路模型如图5。
在电气原理上就是相当于A 、B 、C 三点被连接到“地”,这里“地”指传感器的外壳。
图4 传感器结构图Fig.4 structure diagram of sensor黑红白R 1、R 2-钢丝电阻R 、R 、R -绝缘电阻图5 传感器模拟电路Fig.5 simulative circuit diagram of sensor当用绝缘表测试传感器的绝缘电阻时,实质上是测量了'R 、''R 和'''R 的并联电阻值J R ,其阻值等于:1.....................''''''''''''''''''RR R R R R R R R R J ++= 为便于分析,将该电路转换为等价电路,如图6:黑白图6 模型转换Fig.6 model of conversion其转换后等价并联电阻的计算公式为:2.........................)(2CA BC AB CABC AB J R R R R R R R ++=其中:3...............................'''''''''RR R R R R AB++=4...............................'''''''''''R R R R R R BC++=5...............................''''''''''R R R R R R AC++=这就是传感器内部绝缘电阻下降的电路模型。
2.3 差动电阻式传感器外部绝缘电阻下降电路模型当传感器的连接电缆或接头部分出现绝缘电阻下降时,相当于在每根连接电缆上连接了一个分线电阻,电阻通过大地与传感器的外壳相连接,而造成传感器与内部绝缘电阻下降时相同的影响。
其模拟电气原理如图7:R 2R 1r 1r 2r 3r 5r 4r 1’r 2’r 3’r 5’r 4’图7 带电缆的模拟电路Fig. simulative circuit diagram with cable由此可知,无论是内部或外部的绝缘电阻下降,对于传感器的测量来说,其影响的结果是一样的,没有差异。
3 差动电阻式传感器模型分析 3.1 内部绝缘下降模型分析我们以图5和图6为基础,对内部绝缘下降的传感器进行分析,由图5可知,欲使电阻比误差最大,则必须使R ‘或R ‘’‘之一为无穷大。
假设R ‘’‘为无穷大,则此时R AC 、R BC 的值均为无穷大,而R AB =R ‘+R ‘’,其绝缘表测量到的绝缘电阻R j 为R ‘与R ’‘的并联,由于R AB 远大于R 1,其并联值必然小于并接近于R 1,因此,绝缘电阻下降对电阻比产生最大误差的公式为:111max 212................6()AB AB ABR R R R Z R R R R R ∆=-≈+ 由于绝缘表测量到的数值R j 是R ‘与R ‘’的并联,由公式3可知,R AB 大于R ‘+ R ‘’,因此,可用R AB 估计绝缘电阻值,又由于两只电阻并联,当其并联电阻值为R j 时,它们和的最小值为4R j ,因此,对于大应变计而言(假设大应变计的电阻值为80Ω),若要绝缘电阻下降到能影响一个电阻比时,其值大约为:4010040.01%j R k ==Ω⨯由图6可知,这是传感器绝缘电阻下降对电阻比测值影响最大的情况,相当于在传感器的半边电阻(R 1)上并联了一个电阻,因此对电阻比的影响最大,其余的情况对电阻比的影响均小于此。
通过对图5与图6的分析,可以得出当只存在单独的R ‘或R ‘’或R ‘’’时,此时相当于R AB 、R BC 和R AC 均为无穷大,对传感器的测量结果没有影响;当存在R ‘、R ‘’,时,或存在R ‘’、R ‘’’时,而R ‘’’或R ‘为无穷大时,相当于R BC 和R AC 或R AB 和R AC 为无穷大,其电阻比测量误差为1AB R R 或2BCRR 达到最大;同理当R ‘、R ‘’’存在的情况下,绝缘下降对电阻值测量出现最大误差的条件是R AC达到最小。
3.2 外部绝缘下降模型分析由图7及以上的分析可知,当存在r1’和r2’,而r3’、r4’及r5’为无穷大时,相当于在r1(白)、r2(绿)之间连接了一个电阻,也就是说,相当于在五芯电缆的白(r1)、绿(r2)线与传感器引线的白线之间并联了一个电阻,显然它不影响测量结果;同理r4’和r5’在相同情况下,也不影响测量结果。
只有当r3’存在,并且r1’或r2’也存在,或者当r1’或r2’与r4’或r5’存在,才能影响测量结果,其影响等同于内部绝缘下降的模型,因此,外部绝缘下降的模型完全可以转换为内部绝缘下降的模型来分析,这里就不再进一步的分析了。
4模拟水电阻试验项目、方法根据以上模型分析的结果,采用模拟水电阻连接在差动电阻式传感器上影响其绝缘电阻,然后在进行测试,以便了解传感器绝缘下降时对测量结果所带来的影响。
试验对象选择差动电阻式大应变计,水电阻模型的选择依据第一节的描述,电容选择铝电解电容器,因铝电解电容器由阴极铝箔;电解纸;电解液;阳极铝箔构成,与双电层很接近,容量选择10μF。
电阻值R‘、R‘’、R‘’’选择了从400kΩ到10kΩ的范围,对应于不同绝缘电阻R j。
为验证前面所述的模型和计算公式,实测了五芯电阻值,正反测五芯电阻比、绝缘电阻值,其中绝缘电阻值是用7150型六位半数字电压表所测,电阻比和电阻值是用数字电桥所测。
由于外部绝缘破坏的模型等同于内部破坏绝缘破坏的模型,所以实验项目主要选择了三线(即黑红白线)的模型进行。
试验按照双线(含单线)绝缘电阻下降,三线绝缘电阻下降,三线绝缘电阻下降时两边绝缘电阻值相等(对称)和两边绝缘电阻值不等(非对称)以及随机选择的各种情况进行分类,以便观测绝缘下降对传感器测量结果的影响。
试验方法是当有不同的绝缘电阻R‘、R‘’、R‘’’连接在测量电路上时,观测大应变计的测量结果如何变化。
由于绝缘电阻R j大于100kΩ后,电阻比已不再受影响,对电阻值的影响也小于0.02Ω,相当于温度误差小于0.1℃,因此,对于R j大于100kΩ的数据就不再考虑加入试验。