当然可以,而且在很多实际应用中,使用转接测试线(或称为测试线、飞线、鳄鱼夹线)不仅是允许的,甚至是必要的。
下面我将详细解释为什么可以、在什么情况下需要使用、以及使用时需要注意的关键问题。
为什么可以使用转接测试线?
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物理连接的必然性:镊子电桥的测试点是两个尖锐的镊子尖端,在实际测量中,你需要测量的对象(如电阻、电容、电感、PCB上的焊盘、元器件引脚等)通常不是一个方便用镊子直接夹住的形状,转接测试线(通常带鳄鱼夹或探针头)可以作为一个“桥梁”,将镊子电桥的测试点连接到待测物上。
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增强灵活性:使用转接测试线可以让你更轻松地测量小尺寸、不规则位置的元器件,或者是在复杂的电路板上进行多点测量,而无需每次都精确地对准镊子尖端。
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保护待测物:对于一些精密或脆弱的元器件,直接用金属镊子尖端去夹可能会造成物理损伤或短路,使用带探针或鳄鱼夹的测试线可以更温和、更精确地进行接触。
在什么情况下必须或推荐使用转接测试线?
- 测量SMT(表面贴装)元器件:直接夹住0402、0603等微小尺寸的贴片电阻/电容几乎是不可能的,必须使用带有精细探针的测试线。
- 测量PCB上的焊盘或过孔:你需要将测试线连接到电路板的特定测试点上,而不是试图用镊子去夹住一个焊盘。
- 测量不在同一平面或位置的两个点:测量一个电解电容的两个引脚,它们可能一个在顶部一个在底部,或者相距较远,测试线可以轻松地延伸到各自的位置。
- 自动化测试或批量生产:在生产线或测试工装上,通常会使用带有探针的测试线固定在特定位置,实现快速、重复的测量。
使用转接测试线时最关键的问题:如何保证测量精度?
虽然可以使用转接测试线,但它会引入额外的寄生参数,主要包括:
- 额外电阻:测试线本身(尤其是铜线)和连接点(如鳄鱼夹、香蕉插头)都会存在微小的电阻,如果待测电阻本身非常小(例如在毫欧或微欧级别),这个额外电阻就会严重影响测量结果的准确性。
- 额外电感:任何导线在交流信号下都具有电感,镊子电桥通常工作在较高频率(如100kHz),测试线的电感会与待测电感串联,导致测量值偏大。
- 额外电容:测试线与地之间、测试线与测试线之间会形成寄生电容,这会与待测电容并联,导致测量值偏大。
如何正确使用转接测试线以减少误差?
为了获得准确的测量结果,在使用转接测试线时必须遵循以下最佳实践:
使用“四线制(开尔文)接法”
这是最重要的一点,尤其是在测量低电阻时。
- 原理:四线制接法使用两根线(“电流线”)来提供恒定电流,另外两根线(“电压线”)来精确测量待测物两端的电压,由于电压线的内阻极高,几乎没有电流流过,因此可以完全消除测试线和连接点电阻带来的压降误差。
- 如何操作:
- 将镊子电桥的 I+ 和 I-(或等效的电流输出端)通过两根测试线连接到待测电阻的两端。
- 将另外两根测试线从 V+ 和 V-(或等效的电压测量端)连接到完全相同的待测电阻的两端。
- 确保电压探针的连接点尽可能靠近待测电阻,并且位于电流连接点的内侧。
如果没有四线制测试线怎么办? 至少要确保电压测量点(V+ 和 V-)是直接夹在待测物上,而电流线(I+ 和 I-)夹在电压测量点的外侧。
保持测试线尽可能短
测试线越长,其引入的寄生电感和电容就越大,在测量小电感或小电容时,过长的测试线会使结果完全失真,如果条件允许,尽量使用最短的测试线。
将测试线绞合在一起
将电流线和电压线双绞在一起,这样做可以有效地抵消外部电磁干扰,并减小测试线自身形成的环路面积,从而降低寄生电感和电容。
进行“开路/短路校准”
这是几乎所有高精度LCR表和电桥的必备步骤,用于补偿测试线和夹具引入的寄生参数。
- 开路校准:在不连接任何待测物的情况下,将测试线的两个端子(鳄鱼夹或探针)开路,然后执行仪器的“开路校准”或“清零”功能,这会测量并存储测试线自身的寄生电容和电感。
- 短路校准:将测试线的两个端子可靠地短路在一起(例如用一小段裸铜线或直接夹在一起),然后执行“短路校准”,这会测量并存储测试线的寄生电感和电阻。
完成校准后,仪器会在后续测量中自动减去这些寄生参数的影响,从而得到更准确的结果。
问题 | 答案 | 关键注意事项 |
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可以加转接测试线吗? | 可以,而且经常是必须的。 | 这是标准操作,用于连接不便直接夹持的待测物。 |
最大的挑战是什么? | 引入的寄生参数(电阻、电感、电容)会降低测量精度。 | 尤其是在测量小电阻、小电感、小电容时,误差会非常显著。 |
如何保证精度? | 使用四线制(开尔文)接法。 保持测试线尽可能短。 将测试线双绞。 在使用前进行开路/短路校准。 |
四线制接法是测量低电阻的金标准,校准是使用任何测试夹具前必不可少的步骤。 |
请放心地使用转接测试线,但务必遵循上述方法来确保你得到的是可靠的测量结果,而不是由测试线本身引入的巨大误差。
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