CN1635433A - 热管恒温高精度采样电阻器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热管恒温高精度采样电阻器,由控温绕组、热敏元件、电阻线、热管基体及支承架组成,热管基体安装在支承架上,控温绕组设在热管基体一端,热敏元件安装在热管基体上,电阻线绕制在热管基体上并涂有导热硅脂,热管基体上设有散热器。本发明采用热管基体绕制电阻线,并在热管基体上设有控温绕组和散热器,利用热管散热,稳定度好,能达到要求指标。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种采样电阻器。
(二)背景技术
电子束曝光机镜筒光路系统透镜电源稳定度的高低,对电子束光路系统束点的稳定性和再现性,起着重要的作用。透镜电源本身的稳定度要求在1×10-5以上,其采样电阻器的精度就要求达到1×10-6数量级,这样高精度的采样电阻器,亦可用于其它高稳定度电源,如大型电子扫描显微镜等。通过这种采样电阻的工作电流一般在0.5-1A之间,并可适当调整,电阻器要求24小时或更长时间的连续使用,而且本身的稳定度不大于3×10-6V的数量级,要达到这样的指标是很困难的。
现在对于透镜电源采样电阻器的处理方法有以下几种:(1)用变压器油散热,油箱恒温;(2)电阻基体采用螺旋管式,螺旋管中通自来水冷却散热,然后再侵入油箱里恒温处理;(3)采用风冷等,这些采用媒质散热的控温方法,都有着共同的弱点:结构复杂,体积大,使用不方便。从已达到的效果来看,指标水平只能达到1×10-3~10-4,不很理想。
(三)发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种稳定度好,精度高,能达到要求指标的热管恒温高精度采样电阻器。
本发明采用以下解决方案:
热管恒温高精度采样电阻器由控温绕组、热敏元件、电阻线、热管基体及支承架组成,热管基体安装在支承架上,控温绕组设在热管基体一端,热敏元件安装在热管基体上,电阻线绕制在热管基体上并涂有导热硅脂,热管基体上设有散热器。
电阻线为锰铜类合金材料。
热管基体由铝合金轴向槽道型管加工制成。
本发明采用热管基体绕制电阻线,并在热管基体上设有控温绕组和散热器,利用热管散热,稳定度好,精度高,能达到要求指标。
(四)附图说明
图1是本发明高精度采样电阻器的结构示意图。
图2是电阻线材料的温度曲线图。
图中:1、控温绕组,2、热敏元件,3、导热硅脂,4、电阻线,5、热管基体,6、支承架,7、散热器
(五)具体实施方式
图1给出了本发明高精度采样电阻器的结构示意图。本发明由控温绕组1、热敏元件2、电阻线4、热管基体5及支承架6组成,热管基体5安装在支承架6上,控温绕组1设在热管基体5一端,热敏元件2安装在热管基体5上,电阻线4绕制在热管基体5上并涂有一层导热硅脂3,热管基体5上设有散热器7。
本发明采用的电阻线材料为锰铜类合金材料,各电阻线材料的温度曲线如图2所示。在任意温度下,电阻阻值的计算通常可表示为:
R1=R0〔1+α20(t-t0)+β20(t-t0)2〕
从锰铜材料的温度曲线可分析出,当标准锰铜在0~100℃的温度范围里,可看成为一段较平缓的线段,如果能控制其温度的变化,从0℃和100℃这两点向内移动选择,将温度变化的趋向,选在某一温度区间,相对的在这一小段区间的温度曲线可看成为一点,定为温度的最佳选择点,这样ΔR/R(%)的数值变化将会很小,也可看成大致不变,但在这点它适应温度变化的范围相对来看就较宽,如能控制住温度的最佳点,就达到设想的要求,这样电阻的阻值也就能相对的稳定在某一数值,使之变化极小,具有较高的稳定性和精度。
本发明用以下步骤制作:
(1)计算电阻器阻值:电阻器采用线绕式的方法,阻值的计算:
其中:ρ为电阻率,L为电阻线长度,S为电阻线截面积。
电阻器为单层绕组的形式,每匝电阻线的
长度为
总阻值的计算:
其中:n为电阻线匝数,D为绕组外径,d为电阻线线径。
(2)电阻线4的绕制:电阻器的基体是热管,热管5由铝合金轴向槽道型管加工制成,外径为φ20mm,长为360mm,水平放置,组成径向热管散热。电阻线的绕制结构,采用了两股直径为φ0.5mm,温度系数为+2×10-6/℃的零级锰铜丝,用四端出线的方法,均匀的绕在热管外壁上。在绕制过程中,由于电阻丝一般比较细,拉力要适中,否则容易被拉长,产生不均匀的塑性变形和弹性变形,并在电阻线中保持着拉应力。在电阻器今后长期使用过程中会影响阻值的稳定性。另外,为了减小电阻器的时间常数以及分布电感和分布电容,在绕制过程中也要采取一定的措施,如采用双线并绕法,以减小相应的干扰。
(3)电阻线处理:电阻线绕好后,必须进行热老化处理,消除其应力及其他的不稳定的因素,使阻值达到稳定。为了增加电阻丝与热管基体的接触面,减小接触电阻,应在电阻丝绕制过程及时涂上一层导热硅脂3,做为填料。导热硅脂3可用真空硅脂与氧化锌粉末配制而成,每度(℃)温降可传导的热流量为2000大卡/米2。
电阻器本身的接触电阻,对电阻器的稳定性、温度系数、非线性以及电流噪声有很大的影响,为了减少电阻器自身的接触电阻,对电阻器的引出线部分,采取了四端出线接法,出线头直接焊在经过镀银处理的焊片上,为了减少焊接不良带来的接触电阻,可采用了特种焊剂焊接。
本发明是处于低温范围工作的,对电阻器的热管基体,可适用于210-340°K的温度范围,根据热管的特性和电阻器本身热量的计算,可采取电子控温的方式,可设计电子反馈自动控温热管,做为高稳定性电阻器的基体。
Claims (3)
1.一种热管恒温高精度采样电阻器,由控温绕组、热敏元件、电阻线、热管基体及支承架组成,其特征在于:热管基体安装在支承架上,控温绕组设在热管基体一端,热敏元件安装在热管基体上,电阻线绕制在热管基体上并涂有导热硅脂,热管基体上设有散热器。
2.根据权利要求1所述的热管恒温高精度采样电阻器,其特征在于:所述电阻线为锰铜类合金材料。
3.根据权利要求1所述的热管恒温高精度采样电阻器,其特征在于:所述热管基体由铝合金轴向槽道型管加工制成。
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