CN204008798U

CN204008798U - 微小电压测量仪

Info

Publication number: CN204008798U
Application number: CN201420419422.8U
Authority: CN
Inventors: 袁乐香; 骆晓峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2024-07-24

Abstract

一种用于直流电压测量有四个步进盘、两个量程的微小电压测量仪，它每个步进盘都由测量盘和与测量盘结构相同的代换盘组成，它第一步进盘上测量盘与代换盘的触点间焊有电阻，其余步进盘上都没有电阻，它使微小电压测量仪内部引线电阻、开关接触电阻及变差、热电势对仪器影响都能够忽略。

Description

微小电压测量仪

技术领域

本实用新型涉及对直流电压进行测量的仪器。

背景技术

当前对于有四个步进盘的微小电压测量仪，在四个步进盘之间的连接上，中间盘普遍采用开关切换，这样就产生接触电阻的变差，给分辨率带来限制。为了克服该问题，一般采用大电刷以增大接触面积，并采用银一铜复合材料；申请号200810120441.X公开了有四个步进盘的微小电压测量仪解决开关接触电阻变差的新方法，它的四个步进盘都由测量盘及代换盘组成，不含辅助盘，每个测量盘及代换盘上都有电阻，它的四个步进盘上的测量盘与代换盘在电路中组成了桥式线路，它最大的毛病在于误差不独立，一旦测量盘某点示值超差，就无法确定是哪只电阻超差引起的，这对鉴定与维修带来不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种有四个步进盘的微小电压测量仪，它不采用桥式线路，这样误差可以独立，且后三个步进盘触点间没有电阻，这可以降低成本，减小仪器体积。

本实用新型的技术方案这样采取：微小电压测量仪从调节范围在6～7V之间的外接工作电源E正极端钮经过由21只7Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1、由22只0.32Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2、及调节范围在0～0.4Ω之间的可调电阻R_P3、再经过四个步进盘及单刀双掷开关K₁到152.8Ω调定电阻R_N，再经过0～0.2Ω可锁定滑动触点的可调电阻R_P4回到调节范围在6～7V之间的外接工作电源E负极端钮组成微小电压测量仪工作回路；从不饱和标准电池E_N正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂到152.8Ω调定电阻R_N和调节范围在0～0.2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻R_P4，再经过200KΩ电阻R₅到不饱和标准电池E_N负极组成微小电压测量仪标准回路；微小电压测量仪用于连接被测量“U_X”的两个端钮，正极端钮经过四个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂到负极端钮组成微小电压测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘I与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘I′组成，测量盘I与代换盘I′各档触点间连接阻值是0.02Ω的电阻一只，测量盘I的第“0”触点为电路节点A，代换盘I′的第“10”触点为电路节点B，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘II′组成，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘III′组成，第四步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘IV′组成，第二步进盘中测量盘II与代换盘II′上的各个触点，第三步进盘中测量盘III与代换盘III′上的各个触点，第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV′上的各个触点，与第一步进盘中测量盘I与代换盘I′对应触点连接，第一步进盘测量盘I的金属接触环与代换盘I′的金属接触环间用999.8Ω的电阻R₁连接，第二步进盘测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环间用9999.8Ω的电阻R₂连接，第三步进盘测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环间用100KΩ的电阻R₃连接，第四步进盘测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环间用1000KΩ的电阻R₄连接，每个步进盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘I的第“0”触点即节点A，节点A经过节点C连接可调电阻R_P3的低电位端，节点C另一路经过1000Ω电阻r₁连接单刀双掷开关K₁中的×1量程触点，代换盘I′的第“10”触点即电路节点B经过99.91Ω的电阻R₅连接单刀双掷开关K₁中的×5量程触点，单刀双掷开关K₁中的×5量程触点与×1量程触点间用4000Ω电阻r₂连接，单刀双掷开关K₁中的常闭触点连接152.8Ω调定电阻R_N高电位端，152.8Ω调定电阻R_N经过0～0.2Ω可锁定滑动触点的可调电阻R_P4连接微小电压测量仪外接工作电源E负极端钮，微小电压测量仪用于连接被测量“U_X”的两个测量端钮，正极端钮与节点A连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂后与测量盘I的第10触点连接。

通过以上技术方案，第二、第三、第四步进盘触点间都没有电阻，四个步进盘误差独立，且四个步进盘误差一致，这给调试与维修带来方便，也使微小电压测量仪结构简单，体积缩小，从而降低了生产成本；当微小电压测量仪四个测量盘置“0”时，微小电压测量仪的内部线路总电势是A点电位，一点电位为“0”，所以本微小电压测量仪的零电势很小，四个步进盘各个支路几个μV的热电势都串联在以伏为单位的电压降上，因此热电势对“U_X”的两个测量端钮影响可以忽略。

附图说明

图1是本实用新型的一种原理电路。

在图1中，21×7Ω的可调电阻R_P1，表示可调电阻R_P1上有21只阻值是7Ω的电阻串联，同理，22×0.32Ω的可调电阻R_P2，表示可调电阻R_P2上有22只阻值是0.32Ω的电阻串联，第一步进盘测量盘I与代换盘I′上的10×0.02Ω，表示测量盘I与代换盘I′上都有10只阻值是0.02Ω的电阻串联，

在图1中，步进盘上粗黑线条表示金属接触环，空心小圆圈表示金属触点，双向箭头表示金属电刷。

具体实施方式

实施例1，在图1中，节点A、节点B之间四个步进盘中任意一个步进盘转动时，电流流过测量盘增加的电阻等于电流流过代换盘减少的电阻，反之也然，所以，四个步进盘不管置何示值，该步进盘在节点A与节点B之间电阻值不变，这能保证四个步进盘不管置何示值，各步进盘电阻比值基本不变，也保证各步进盘的电流基本不变。

在×5量程，四个步进盘在节点A、节点B之间的总电阻约1000KΩ/1111，加上99.91Ω的电阻R₅后是1000欧姆，节点C经过1000Ω电阻r₁及4000Ω电阻r₂到单刀双掷开关K₁中的×5量程触点时电阻值是5 000欧姆，所以流过节点A、节点B之间四个步进盘的电流是5.555mA，流过1000Ω电阻r₁及4000Ω电阻r₂的电流是1.111mA，在×1量程，节点A、节点B之间的电阻，加上99.91Ω的电阻R₅后的1000欧姆，再加上4000Ω电阻r₂阻值是5 000欧姆，所以流过节点A、节点B之间四个步进盘的电流是1.111mA，流过1000Ω电阻r₁的电流是5.555mA。微小电压测量仪总标准工作电流设计成6.666mA。

电流经过A后分成四路：一路经过第一步进盘，一路经过第二步进盘，一路经过第三步进盘，一路经过第四步进盘，四路电流汇合于节点B。

各步进盘电阻比：第一步进盘∶第二步进盘∶第三步进盘∶第四步进盘＝1∶10∶10²∶10³，所以，流过各步进盘电流比：第一步进盘∶第二步进盘∶第三步进盘∶第四步进盘＝10³∶10²∶10∶1。

在×5量程，标准工作电流流过第一步进盘5mA，流过第二步进盘0.5mA，流过第三步进盘0.05mA，流过第四步进盘是0.005mA，这时第一步进盘每个步进是1×10^-1mV，第二步进盘每个步进是1×10^-2mV，第三步进盘每个步进是1×10^-3mV，第四步进盘每个步进是1×10^-4mV，第一步进盘在节点A、B之间的阻值是1000Ω，测量盘与代换盘的开关接触电阻变差一般小于2×10^-4Ω，变差引起误差可以忽略，第二步进盘往后的三个步进盘，测量盘金属接触环与代换盘的金属接触环间连接的电阻阻值更大，开关接触电阻变差的影响更可以忽略。

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K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

U_X＝5×0.02n₁+0.5×0.02n₂+0.05×0.02n₃+0.005×0.02n₄ (mv)

U_X＝0.1n₁+0.01n₂+0.001n₃+0.0001n₄ (mv)

在×1量程时，标准工作电流流过第一步进盘是1mA，流过第二步进盘是0.1mA，流过第三步进盘是0.01mA，流过第四步进盘是0.001mA，这时第一步进盘每个步进是1×10^-2mV，第二步进盘每个步进是1×10^-3mV，第三步进盘每个步进是1×10^-4mV，第四步进盘每个步进是1×10^-5mV，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K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：

U_X＝1×0.02n₁+0.1×0.02n₂+0.01×0.02n₃+0.001×0.02n₄ (mv)

U_X＝0.01n₁+0.001n₂+0.0001n₃+0.00001n₄ (mv)

微小电压测量仪工作电源可采用YJ49型高稳定度可调稳压电源，本微小电压测量仪测量盘采用0.02Ω这种比较小电阻，是为了测量微小电压时，降低对检流计灵敏度的要求。

在标准回路中，为避免回路电流过大，采用200KΩ电阻R₅来限流，由于不饱和标准电池的电动势是离散的，在1.0188V～1.0196V之间，标准化的工作电流为6.666mA，因此调定电阻R_N取152.8Ω，外加0～0.2Ω可锁定的可调电阻R_P4，可以覆盖标准电池电动势的变化范围。

微小电压测量仪的标准工作电流是这样获得：把1mV标准信号电压按极性与微小电压测量仪“U_X”两个测量端钮连接，微小电压测量仪各步进盘总示值与标准信号电压值相同，双刀双掷开关K₂掷向左边，调节可调电阻R_P1、可调电阻R_P2及可调电阻R_P3，使检流计G指零；再将双刀双掷开关K₂掷向右边，调节可调电阻R_P4，使检流计G指零，再重复一次后，把可调电阻R_P4锁定，这时微小电压测量仪的工作电流就标准化，仪器使用时，先校对标准，要对读数盘进行读数时，校对标准后再读数。

Claims

1.一种有四个测量盘的微小电压测量仪，微小电压测量仪从调节范围在6～7V之间的外接工作电源E正极端钮经过由21只7Ω电阻串联构成的可调电阻R_P1、由22只0.32Ω电阻串联构成的可调电阻R_P2、及调节范围在0～0.4Ω之间的可调电阻R_P3、再经过四个步进盘及单刀双掷开关K₁到152.8Ω调定电阻R_N，再经过0～0.2Ω可锁定滑动触点的可调电阻R_P4回到调节范围在6～7V之间的外接工作电源E负极端钮组成微小电压测量仪工作回路；从不饱和标准电池E_N正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂到152.8Ω调定电阻R_N和调节范围在0～0.2Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻R_P4，再经过200KΩ电阻R₅到不饱和标准电池E_N负极组成微小电压测量仪标准回路；微小电压测量仪用于连接被测量“U_X”的两个端钮，正极端钮经过四个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂到负极端钮组成微小电压测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘I与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘I′组成，测量盘I与代换盘I′各档触点间连接阻值是0.02Ω的电阻一只，测量盘I的第“0”触点为电路节点A，代换盘I′的第“10”触点为电路节点B，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘II与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘II′组成，第三步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘III′组成，第四步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘IV′组成，第二步进盘中测量盘II与代换盘II′上的各个触点，第三步进盘中测量盘III与代换盘III′上的各个触点，第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV′上的各个触点，与第一步进盘中测量盘I与代换盘I′对应触点连接，第一步进盘测量盘I的金属接触环与代换盘I′的金属接触环间用999.8Ω的电阻R₁连接，第二步进盘测量盘II的金属接触环与代换盘II′的金属接触环间用9999.8Ω的电阻R₂连接，第三步进盘测量盘III的金属接触环与代换盘III′的金属接触环间用100KΩ的电阻R₃连接，第四步进盘测量盘IV的金属接触环与代换盘IV′的金属接触环间用1000KΩ的电阻R₄连接，每个步进盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘I的第“0”触点即节点A，节点A经过节点C连接可调电阻R_P3的低电位端，节点C另一路经过1000Ω电阻r₁连接单刀双掷开关K₁中的×1量程触点，代换盘I′的第“10”触点即电路节点B经过99.91Ω的电阻R₅连接单刀双掷开关K₁中的×5量程触点，单刀双掷开关K₁中的×5量程触点与×1量程触点间用4000Ω电阻r₂连接，单刀双掷开关K₁中的常闭触点连接152.8Ω调定电阻R_N高电位端，152.8Ω调定电阻R_N经过0～0.2Ω可锁定滑动触点的可调电阻R_P4连接微小电压测量仪外接工作电源E负极端钮，微小电压测量仪用于连接被测量“U_X”的两个测量端钮，正极端钮与节点A连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K₂后与测量盘I的第10触点连接。