CN1808139A

CN1808139A - 有四个测量盘采用分流支路的三量程直流电位差计

Info

Publication number: CN1808139A
Application number: CN 200510062222
Authority: CN
Inventors: 骆乃光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-07-26

Abstract

一种用于直流电压测量的有四个测量盘采用分流支路的三量程直流电位差计，有3个量程，它有20×2Ω、10×0.22Ω、9×0.44Ω、10×0.044Ω，四个测量盘组成，所有测量用电阻直接用导线连接，将测量步进开关的接触电阻及变差排除在测量结果之外，最小分辨率为0.1μV时也有很好的重复性，量程转换用电阻是一位数或二位数乘10的整数次幂。

Description

有四个测量盘采用分流支路的三量程直流电位差计

技术领域

本发明涉及测量直流电压的仪器。

背景技术

当前生产的电位差计，当测量盘有三个以上时，两个测量端钮间存在开关接触电阻及变差，因此，即使工作电流小到0.1mA，开关的电刷及触点不仅采用银铜复合材料，接触面积也做得挺大，来减小测量开关步进切换时变差带来影响，这就使仪器体积变大，即便如此，也不能使电位差计分辨率小到0.1μv，另外还存在开关的热电势与接触可变热电势影响。

发明内容

本发明要解决的问题是，当电位差计内用于测量部分有四个步进盘与一个滑线盘时，测量开关步进切换的接触电阻及变差，开关热电势不影响测量结果，使仪器分辨率达0.1μv。在量程转换时，量程转换用电阻是一位数或二位数乘10的整数次幂的阻值。

本发明的技术方案是这样的：工作电流调节电阻RP₁及RP₂，用于降低电源电压的固定电阻R₀，对标准时取样用调定电阻RN及测量步进开关上的电阻串联在电位差计工作回路中，调定电阻上的电压降与电位差计内附标准相等时，其工作电流等于5mA；其待征在于第一步进盘由各有20×2Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由各有10×0.22Ω的第II测量盘与第II′代换盘组成，第三步进盘由9点与10点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×0.44Ω的第III测量盘，有10×0.44Ω的第III′代换盘及不焊有电阻、10点独立、其余触点连接的第III″辅助盘组成，第四步进盘由同为10×0.044Ω电阻组成的第IV测量盘和第IV′代换盘及有10×0.022Ω电阻的第IV″辅助盘组成，除第一步进盘外，其余各盘测量盘与代换盘的电刷各自两两连通；第I′代换盘第20点通过3.058Ω电阻R₁连接第II′代换盘第10点，第II测量盘0点连接一只4.242电阻R₂后与第I测量盘0点连接；第I′代换盘0点连接一只452.58Ω电阻R₃后连接第IV″辅助盘0点，第IV″辅助盘第10点与第III″辅助盘第10触点连接，第IV″辅助盘电刷连接第III″辅助盘除第10触点以外所有触点，第III′辅助盘电刷一路连接第III′代换盘0点，另一路连接3.96Ω电阻R₄后与第IV′代换盘0点连接，第III测量盘第10点直接与第I测量盘第20点连接；第III测量盘第9点连接第IV测量盘0点，第IV测量盘第10点与第I测量盘第20点连接；第I′代换盘电刷与5Ω电阻r₁并联在电位差计测量部份正极，电阻r₁的另一端连接三刀三掷开关K_1-1的×1量程及×0.1量程触点，K_1-2的×1量程触点与K_1-1的×10量程触点连接，K_1-3的×1量程触点通过405Ω电阻r₂与K_1-3的×10量程触点连接，该触点连接在电位差计测量电路的负极，三刀三掷开关K_1-1的×10量程触点连接第I测量盘电刷及450电阻r₃，电阻r₃的另一端连接K_1-2的×0.1量程触点，K_1-3的×0.1量程触点与×10量程触通过40.05Ω电阻r₄连接，三刀三掷开关K_1-1、K_1-2、K_1-3的三个常闭触点短接；测量端两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K₂与第III测量盘0点连接。

通过以上技术方案，四个步进盘用于测量部分的测量盘是用导线连接的，接触电阻及变差，不在测量回路内，影响的只是电位差计工作回路总阻，由于总阻阻值很大，所以变差可以忽略，几个μV的热电势影响的是电源电压，电源电压是伏，热电势是多少μV，两者相差10的6次方数量级，因此影响可以忽略，退一步讲，即使接触电阻变差及热电势大到不可忽略程度，可通过对标准来调整RP₂的阻值得到修正，零电势可以通过增大第IV测量盘与第I测量盘之间引线电阻来修正，因此本仪器分辨率为0.1μV时，能得到很好的重复性。由于量程转换用电阻是一位数或两位数乘10的整数次幂，可用过渡标准电阻对量程转换用电阻阻值进行修正，提高了电位差计量程比的准确度。

附图说明

附图是本发明原理电路。

具体实施方式

由“U_x”正极经过各个测量盘，再经过切换开关K₂到“U_x”负极是测量回路，由电源正极经过测量步进开关到调定电阻RN及RP₃，然后到电阻R₀，可调电阻RP₂及RP₁后，回到电源负极是工作回路，从标准电池EN正极经过切换开关K₂，到调定电阻RN及RP₃，再到标准电池负极是标准回路。当四只盘都掷“0”时，第一步进盘两把电刷间左边电阻是49.5Ω，右边电阻等于49.5Ω，第一步进盘两把电刷间总阻为45Ω，因此第一盘两把电刷间总电流的10/11在左边流动，1/11在右边流动。当第三盘掷第10点时，第四盘与第三盘并联部份电阻相等，当第四盘掷不同示值时，电路阻值不变。当第三盘不掷在第10点时，第四盘掷不同示值，电路阻值在没有第IV″辅助盘时阻值是变化的，第四盘每增加一个步进，电路阻值会减少每个步进电阻一半的阻值，为了保持电路总阻不变，在第IV″辅助盘中每个步进增加同样阻值，当第三步进盘掷第10点时阻值最小，这时让第IV″辅助盘电阻全部串入电路，使电路阻值不变。由于第二盘及第一盘均由阻值相同的测量盘及代换盘组成，所以四个盘无论掷何示值，电路总阻不变。

在×1量程时，阻值为第一步进盘两把电刷间阻值的1/9的电阻r₁与两把电刷并联，使流过第一步进盘两把电刷间的电流减小到×10量程时的1/10，使量限降低到1/10，电阻r₁与两把电刷并联后使电阻值减小，因此电位差计电路中串入电阻r₂来保持总电阻值不变。在×0.1量程，第一步进盘两把电刷间总阻串联电阻r₃后，以99倍于电阻r₁的阻值与电阻r₁并联，使流过测量盘电流减小到×10量程的1/100，使量限降低到×10量程的1/100，并联使阻值减小，通过在电位差计电路中串联进电阻r₄保持总阻值不变。

基本量程电位差计标准工作电流为5mA，第一步进盘两把电刷间左边电流50/11mA，右边电流为5/11mA，右边电流流过第III″辅助盘电刷后分成相等的两个支路，当第三盘掷第10点时，流过第III测量盘及第IV测量盘的两个支路是分开的，当第III测量盘不掷第10点时，流过第III测量盘支路电流全部流过第IV测量盘电阻，第IV测量盘10只电阻起到第III测量盘第10只电阻的作用，当第IV测量盘掷n₄时，n₄～10电阻上的电流虽然就是右边电流，但可以看成是两个支路电流叠加而成，因此计算时可以以分开计算；

标准工作电流是这样确定的，在“U_x”两端的两个测量端钮按极性接上接近满量程的标准电压，开关K₂掷向左边，测量盘示值与标准电压值相同，通过调节工作电流调节电阻RP₁及RP₂，使检流计指零，再将开关K₂掷向右边，取样用调定电阻RN的阻值是203Ω，串联了0～1Ω可调电阻RP₃，调节RP₃，使检流计再次指零，再将开关K₂掷向左边，调节RP₂使检流计指零，又将开关K₂掷向右边调节RP₃使检流计指零，当开关指向左边及右边不作调节检流计均指零时，说明电位差计工作电流已标准化，即调定电阻上的压降与不饱和标准电池EN的电动势已经相等，这时将RP₃锁定，该电位差计今后就以此为标准。当工作电流标准化后，第I测量盘掷n₁，第II测量盘掷n₂，第III测量盘掷n₃，第IV测量盘掷n₄，开关K₂掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

Ux＝50/11×0.22n₂+0.5/11(4+0.22+0.022)+50/11×2n₁-5/11×(20-n₁)×2-5/22

×(10-n₄)×0.044-5/22×(10-n₃)×0.44(mv)

＝n₂+200/11+1+0.1+100n₁/11-200/11+10n₁/11-0.1+0.01n₄-1+0.1n₃(mv)

＝10n₁+n₂+0.1n₃+0.01n₄(mv)

以上是×10量程时，四个测量盘示值，在×0.1量程时，四个测量盘示值表达为0.1n₁++0.01n₂+0.001n₃+0.0001n₄(mv).

电位差计工作电压为1.5V，由于干电池每节稳定电动势在1.4V～1.65V之间，为实现电源电压在1.4V～1.65V均能把电位差计工作电流调整到标准状态，取固定电阻R₀＝31Ω，可调电阻RP₁＝20×2.5Ω，RP₂为0～2.8Ω。

Claims

一种有四个测量盘采用分流支路的三量程直流电位差计，它有工作电流调节电阻RP₁及RP₂，用于降低电源电压的固定电阻R₀，对标准时取样用调定电阻RN及测量步进开关上的电阻串联在电位差计工作回路中，调定电阻上的电压降与电位差计内附标准相等时，其工作电流等于5mA；其待征在于第一步进盘由各有20×2Ω的第I测量盘与第I′代换盘组成，第二步进盘由各有10×0.22Ω的第II测量盘与第II′代换盘组成，第三步进盘由9点与10点之间无电阻，这二个触点断开，其余触点由电阻连接的9×0.44Ω的第III测量盘，有10×0.44Ω的第III′代换盘及不焊有电阻、10点独立、其余触点连接的第III″辅助盘组成，第四步进盘由同为10×0.044Ω电阻组成的第IV测量盘和第IV′代换盘及有10×0.022Ω电阻的第IV″辅助盘组成，除第一步进盘外，其余各盘测量盘与代换盘的电刷各自两两连通；第I′代换盘第20点通过3.058Ω电阻R₁连接第II′代换盘第10点，第II测量盘0点连接一只4.242电阻R₂后与第I测量盘0点连接；第I′代换盘0点连接一只452.58Ω电阻R₃后连接第IV″辅助盘0点，第IV″辅助盘第10点与第III″辅助盘第10触点连接，第IV″辅助盘电刷连接第III″辅助盘除第10触点以外所有触点，第III′辅助盘电刷一路连接第III′代换盘0点，另一路连接3.96Ω电阻R₄后与第IV′代换盘0点连接，第III测量盘第10点直接与第I测量盘第20点连接；第III测量盘第9点连接第IV测量盘0点，第IV测量盘第10点与第I测量盘第20点连接；第I′代换盘电刷与5Ω电阻r₁并联在电位差计测量部份正极，电阻r₁的另一端连接三刀三掷开关K_1-1的×1量程及×0.1量程触点，K_1-2的×1量程触点与K_1-1的×10量程触点连接，K_1-3的×1量程触点通过405Ω电阻r₂与K_1-3的×10量程触点连接，该触点连接在电位差计测量电路的负极，三刀三掷开关K_1-1的×10量程触点连接第I测量盘电刷及450电阻r₃，电阻r₃的另一端连接K_1-2的×0.1量程触点，K_1-3的×0.1量程触点与×10量程触通过40.05Ω电阻r₄连接，三刀三掷开关K_1-1、K_1-2、K_1-3的三个常闭触点短接；测量端两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K₂与第III测量盘0点连接。