淺談如何正確測量搭接電阻

錢雯濱

(中航工業金城南京機電液壓工程研究中心，江蘇南京211100)

0 引言

飛機上的許多結構或部件都會采用搭接技術。搭接是指電搭接，是使飛機金屬結構部件之間以及結構部件、設備、附件及基本結構之間有低阻通路的可靠的電連接［1］。搭接在屏蔽保護、靜電保護、防射頻干擾、雷擊保護和天線保護中起到至關重要的作用。搭接給飛機上的結構或部件在回路中提供了一條低電阻的通道，當發生故障時，將故障電流導入設定的通路，以起到保護飛機及其他結構或部件作用，避免發生損壞或電磁干擾引起故障的發生，同時保證設備儀表的正常使用。因此，對搭接電阻的準確測量是非常重要的。

1 概述

搭接的類別有天線及濾波器搭接，電流回路搭接，防射頻干擾搭接，防電擊搭接，靜電防護搭接，雷電防護搭接，飛機及地面輔助設施接大地［1］。不同部位的搭接，其阻值也不同。GJB 358-87《軍用飛機電搭接線技術要求》對于各種類別搭接的阻值做出了明確的規定，見表1。

由上表可知，大部分的搭接電阻的阻值為毫歐級，阻值非常小。因此，搭接電阻的測量屬于微小電阻的測量。按GJB 358-87《軍用飛機電搭接線技術要求》的規定，測量搭接電阻的微歐計其精度應不低于2.5級。本單位所使用的微歐計在準確度等級上均滿足此要求。但是本單位的檢測人員在測量搭接電阻時經常發生測量數據不穩定及重復性差的問題，使得測量過程困難以及測試數據不可信。測量方法、測量儀器的選擇、人員及環境均會對測量結果產生影響。下文將從以上幾個方面來討論如何正確測量搭接電阻。

表1 搭接電阻阻值統計表

2 正確選擇測量方法

儀器測量搭接電阻時，通過探頭接觸本測件的被測面獲得測量數據。儀器探頭主要有三種:測試片、鱷魚夾和測試筆棒。測試片是面接觸，接觸面積適當，接觸表面平整，是一種較好的接觸方式。將測試片夾緊后，測試儀器會顯示非常穩定的數據。GJB 1210-91《電子設備和設施的接地、搭接和屏蔽設計指南》規定，搭接分為直接搭接和間接搭接兩種。直接搭接主要有:熔接、硬釬焊、軟釬焊、螺栓搭接與鉚接等［2］。GJB 1210-91《接地、搭接和屏蔽設計的實施》指出，間接搭接運用的是搭接條，緊固手段有螺栓、鉚釘、熔焊、釬焊和堆焊。［3］。無論是直接搭接還是間接搭接，只要搭接采用的是螺栓及鉚釘之類的連接時，完全可以使用測試片進行測量。考慮到電序化的問題，應當使用與產品的材料相同的測試片。同時需要注意的是測試片的硬度及表面粗糙度等需與產品相匹配，以減少測量誤差。解決的方法是找廠家訂制不同材料的測試片。

當某些搭接為焊點時，測試片就無法使用，此時只能選擇鱷魚夾或測試筆棒。在測量過程中，檢測人員經常發現使用鱷魚夾或筆棒測量數據不穩定。這是因為鱷魚夾或筆棒與產品的接觸均不夠良好，測量探頭給測量儀器帶來了很大的附件誤差。附件誤差的引入使得測量儀器在小量程(主要是2 mΩ)時的測量誤差遠遠滿足不了GJB 358-87“測量搭接電阻所用微歐計的精度應不低于2.5級”的要求。

以使用筆棒為例，用筆棒接觸被測點時，其測量方式為四線轉兩線的點接觸測量，其接觸的面積很小。檢測人員使用筆棒接觸被測件時，接觸壓力在接觸點上產生接觸壓強，不同的接觸壓強會產生不同的測量結構。GJB/Z 25-91《電子設備和設施的接地、搭接和屏蔽設計指南》中詳細地描述了表面硬度、接觸壓力及接觸面積對搭接電阻所產生的影響。設計指南中以幾種典型金屬為例，給出了在不同的壓強下其搭接電阻的變化曲線，見圖1。

圖1 試驗接觸點的電阻隨緊固力矩變化的曲線

從圖1中可以看出，當超過一定的壓強后，搭接電阻的阻值便不再有顯著的改善。由此可知，當檢測人員使用測試筆棒時施加的壓力所產生的壓強超過一定的數值后，在理論上，測量數值會趨于穩定。在實際操作過程中，需要檢測人員認定控制力度是比較困難的。檢測人員豐富的工作經驗在一定程度上可以帶來一定的幫助，但并不絕對。

3 正確選擇檢測儀器

在測量搭接電阻時，選擇合適的檢測儀器是非常重要的。市面上可以測量小電阻的儀器有很多，名稱也各不相同。主要有:微歐計、直流電阻測試儀、低電阻測試儀、毫歐表等。儀器在硬件上，總體的設計原理是相同的，原理圖見圖2。最大的不同點在于恒流源，主要有單向測量、正反向測量和脈沖電流法測量三種。

圖2 測量原理框圖

3.1 單向測量

專門用于測量電阻的儀器絕大多數都是直流單向測量，如PC9A，GOM-801H等。以微歐計為例，其工作原理采用電流——電壓降測試方式。恒流源輸出一定的直流電流，流經被測電阻，形成一個電壓降，經前置放大器放大。由A/D轉換器轉換成數字量，最后送顯示器顯示［4］。此時，微歐計所測的電阻阻值為電壓降與恒流源電流值的比值。電阻兩端獲得電壓包括電壓降、熱電勢、接觸電勢和零電勢。熱電勢、接觸電勢和零電勢都屬于定向干擾電勢，對測量結果的影響是:對正向測量結果增加，對反向測量結果減小［5］。當測量結果為正誤差時，單向測量會造成測量結果偏大。

3.2 正反向測量

有些測量電阻的儀器有正反向測量的功能。正反向測量的原理是正反向電流給被測件，獲得正反向兩次數據，取得兩次數據的平均值。這種方式可消去熱電勢、接觸電勢和零電勢。原理圖見圖3。

圖3 正反向測量原理框圖

正向電流下，被測電阻兩端的電壓U1為

反向電流下，被測電阻兩端的電壓U2為

IR為

由公式3可知，正反向測量可以有效消除定向干擾，準確測量搭接電阻。

3.3 脈沖電流法測量

當電流脈沖很窄時，由于大電流通過小電阻的通電時間很短，電阻阻值變化不大。同時，由于電流值較大，在小電阻上的壓降較高，減少了噪聲和干擾對電阻測試的影響［6］。

綜上所述，測量搭接電阻時，需選擇正確的測量儀器，同時還需要注意選擇相匹配的測試電流，這將大大提高測量的準確性。

4 控制測量環境及測試工藝

GJB 358-87及GJB/Z 25-91對搭接電阻在裝配過程中的環境、工藝及裝配要求作出了嚴格的規定。這是因為在小電阻測量中，特別是2 mΩ以下的電阻，灰塵、粉屑、油污及防腐劑等將嚴重影響測量面的接觸及測量結果。產品的溫度差會帶來異種金屬間熱電勢干擾(EMF)，潮濕的空氣中，CO2，SO2會產生原電池電勢干擾。熱電勢及電池電勢干擾均會附加在測量結果上，使得測量結果偏大。因此，應對測量的環境(溫濕度)、測量工藝等做出文字性的規定。

5 結論

搭接電阻的測量具有一定的難度。目前本單位測量搭接電阻的數據可信度不高。文章通過分析影響搭接電阻測量結果的幾種因素，提出了正確測量搭接電阻的方法。

［1］GJB358-1987軍用飛機電搭接線技術要求［S］.1987.

［2］GJB/Z 25-1991電子設備和設施的接地、搭接和屏蔽設計指南［S］.1991.

［3］GJB1210-1991接地、搭接和屏蔽設計的實施［S］.1991.

［4］PC9A說明書［Z］.

［5］尹波，劉明南，陳偉波，等.火工品用智能低電阻測量儀的設計［J］.火工品，2011(1):17-19.

［6］薛楠，陳亭，薛易.高精確度智能微歐計的設計［J］.哈爾濱理工大學學報，2006(6):1-4.