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技術(shù)文章
DER2571B接地電阻測試儀工作原理是什么
更新時間:2025-06-18   點擊次數(shù):63次

DER2571B接地電阻測試儀工作原理是什么?

接地電阻測試儀是用于測量接地裝置接地電阻的專用儀器,其工作原理主要基于歐姆定律和電磁感應(yīng)原理,通過向接地極注入電流并測量電位差來計算接地電阻。以下是其核心工作原理的詳細(xì)解析:

一、基本測量原理:四極法與歐姆定律

接地電阻測試儀通常采用 “四極法"(也稱四端子法)進(jìn)行測量,其原理基于歐姆定律(R=IU),即通過測量接地極上的電位差(U)和流過的電流(I)來計算電阻(R)。


四極法的結(jié)構(gòu):
測試時需接入四根探針(或端子):

電流極(C1、C2):用于向接地極注入測試電流 I。

電位極(P1、P2):用于測量接地極與參考地之間的電位差 U。

測量邏輯:
儀器通過電流極向接地極施加一個已知的測試電流 I,電流在接地極周圍土壤中擴散,形成電位場。電位極則檢測接地極與參考地之間的電位差 U,根據(jù)歐姆定律計算接地電阻 R=IU。

二、關(guān)鍵技術(shù)原理:抗干擾與信號處理

為確保測量準(zhǔn)確性,接地電阻測試儀需克服環(huán)境中的電磁干擾(如工頻電流、雜散信號等),常用技術(shù)原理包括:


DER2571B接地電阻測試儀同步檢測技術(shù):

通過產(chǎn)生特定頻率的測試電流(如 120Hz,避開工頻 50/60Hz 干擾),并利用同步檢波器過濾同頻信號,排除環(huán)境中工頻電流的干擾。

示例:若環(huán)境中存在 50Hz 干擾電流,儀器通過發(fā)送 120Hz 測試電流,僅檢測該頻率下的電位差,避免干擾信號影響測量結(jié)果。

恒流源技術(shù)

儀器內(nèi)部采用恒流源電路,確保注入接地極的電流 I 穩(wěn)定,避免因電流波動導(dǎo)致電阻計算誤差。

高輸入阻抗測量

電位極的測量回路具有高輸入阻抗(如 > 300kΩ),減少測量回路中的電流分流,確保電位差 U 的測量準(zhǔn)確性。

三、不同測量功能的原理延伸

土壤電阻率測量原理

基于四極法延伸,通過測量土壤的等效電阻 R,結(jié)合探針間距計算電阻率。

公式:ρ=2πLR(其中 L 為探針間距,ρ 為土壤電阻率)。

原理:當(dāng)四根探針等距插入土壤(間距 L),電流通過外側(cè)探針流入,內(nèi)側(cè)探針測量電位差,土壤電阻與電阻率呈線性關(guān)系,可通過公式換算。

導(dǎo)體電阻測量原理

將導(dǎo)體接入測試儀的電流極和電位極之間,直接測量導(dǎo)體兩端的電位差與流過的電流,通過歐姆定律計算電阻。

特點:需短接電流極和電位極的內(nèi)側(cè)端子(如 C1 與 P1、C2 與 P2 短接),消除測試線電阻的影響。

地電壓測量原理

通過高阻抗輸入回路直接測量接地極與參考地之間的交流電壓,原理類似萬用表的電壓測量功能,但針對接地系統(tǒng)的低電壓環(huán)境優(yōu)化。

四、典型工作流程示意圖

以四極法測量接地電阻為例:


連接探針:電流極(C1、C2)和電位極(P1、P2)按規(guī)定距離布置(如 C1、C2 距接地極 E 的距離為 20m、40m,P1 位于 E 與 C1 中點)。

注入電流:儀器向 C1、C2 注入測試電流 I,電流經(jīng)接地極 E 擴散至土壤。

測量電位差:P1、P2 檢測 E 與參考地之間的電位差 U。

計算電阻:儀器內(nèi)部電路根據(jù) R=IU 計算接地電阻,并顯示結(jié)果。

五、抗干擾設(shè)計的核心邏輯

干擾源類型:
接地系統(tǒng)附近的工頻電流(如電力線路)、雷電脈沖、電磁設(shè)備等會產(chǎn)生干擾電壓,導(dǎo)致測量誤差。

抗干擾措施:

頻率選擇:使用非工頻頻率的測試電流(如 120Hz、250Hz),通過濾波電路排除工頻干擾。

信號放大與濾波:對測量的微弱電位信號進(jìn)行放大,并通過帶通濾波器保留測試頻率的信號,抑制其他頻率干擾。

屏蔽與接地:儀器內(nèi)部電路和測試線采用屏蔽設(shè)計,減少外界電磁耦合。

總結(jié):工作原理的核心要素

接地電阻測試儀的工作原理可概括為:通過四極法注入特定頻率的測試電流,測量電位差,結(jié)合歐姆定律計算電阻,并通過抗干擾技術(shù)確保測量精度。其技術(shù)核心在于 “恒流注入、同步檢測、高阻測量",以適應(yīng)接地系統(tǒng)的復(fù)雜環(huán)境,實現(xiàn)準(zhǔn)確的電阻測量。


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