專利名稱：一種采用分流支路的三量程電位差計的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量直流電壓的儀器。
背景技術：
當前生產的電位差計，當測量盤有三個以上時，兩個測量端鈕間存在開關接觸電阻及變差，因此，即使工作電流小到0.1mA，開關的電刷及觸點不僅采用銀銅復合材料，接觸面積也做得挺大，來減小測量開關步進切換時變差帶來影響，這就使儀器體積變大，即便如此，也不能使電位差計分辨率小到0.1μv，另外還存在開關的熱電勢與接觸可變熱電勢影響。
發明內容
本發明要解決的問題是，當電位差計內用于測量部分的有二個步進開關及一個滑線盤時，測量開關步進切換的接觸電阻及變差，開關熱電勢不影響測量結果，使儀器分辨率達0.1μv。在量程轉換時，量程轉換用電阻是一位數乘10的整數次冪的阻值。
本發明的技術方案是這樣的工作電流調節電阻RP1、RP2、降低電源電壓固定電阻R0標準化時取樣用調定電阻及測量電路串聯在電位差計電路中；其特征在于測量部份用兩只步進盤一只雙滑線盤，第一步進盤由各有20×10Ω第I測量盤及第I’代換盤組成，第二步進盤出各有10×1.1Ω的第I測量盤及第II”代換盤組成，該進盤兩把電刷相互連接，第三盤即雙滑線盤，兩根電阻絲阻值相同，同為0～12.1Ω，其示值刻度盤有11個大格，每格對應阻值為1.1Ω，并有110個小格；二根滑線中一根作第III測量盤滑線另一根作第III’代換盤滑線，該盤二根滑線電阻上的電刷是從同一片金屬上沖下來的；第I’代換盤第20點連接64.9Ω電阻R1后與第II’代換盤第10點連接，第II測量盤0點連接21.1Ω的一只電阻R2后與第I測量盤0點連接，該盤第20點連接第III測量盤未端，第III’代換滑線始端連接一只阻值為2757.9Ω電阻R3后與第I’代換盤0點連接；第I′代換盤電刷與30Ω電阻r1并聯在電位差計測量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開關K1-1的×1量程及×0.1量程觸點，K1-2的×1量程觸點與K1-1的×10量程觸點連接，K1-2的×0.1量程觸點通過2700Ω電阻r2及第I測量盤電刷與K1-1的×10量程觸點連接，四刀三擲開關K1-3×10量程觸點連接在測量電阻網絡的負極，該觸點通過243電阻r3與K1-3的×1量程觸點連接，又通過240.3電阻r4與K1-3的×0.1量程觸點連接；四刀三擲開關K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點短接；測量盤兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負極通過檢流計切換開關K2與第III測量盤0點連接。
通過以上技術方案，二個步進盤及一個滑線盤用于測量部分的測量盤是用導線連接的，接觸電阻及變差，不在測量回路內，影響的只是電位差計工作回路總阻，由于總阻阻值很大，所以變差可以忽略，幾個μV的熱電勢影響的是電源電壓，電源電壓是伏，熱電勢是多少μV，兩者相差10的6次方數量級，因此影響可以忽略，退一步講，即使接觸電阻變差及熱電勢大到不可忽略程度，可通過對標準來調整RP2的阻值得到修正，零電勢可增大滑線盤與第I測量盤之間引線電阻來修正，正因為如此，降低了對開關的要求，采用小型測量步進開關后，整臺儀器外型尺寸減小許多，使儀器的測量數據得到很好的重復性。由于量程轉換用電阻是一位數乘10的整數次冪，可用標準電阻對量程轉換用電阻阻值進行修正，提高了電位差計量程比的準確度。
附圖是本發明原理電路。
具體實施例方式
在圖中，由“Ux”正極經過各個測量盤，再經過切換開關K2到“Ux”負極是測量回路，由電源正極經過測量步進開關到調定電阻RN可調電阻RP3，然后到電阻R0，RP2及RP1后，回到電源負極是工作回路，從標準電池EN正極經過切換開關K2，到調定電阻RN及可調電阻RP3，再到標準電池負極是標準回路。當三只盤都擲“0”時，第一步進盤兩把電刷間左邊電阻等于297Ω，右邊電阻等于2970Ω，第一步進盤兩把電刷間總阻為270Ω，因此第一盤兩把電刷間總電流的10/11在左邊流動，1/11在右邊流動。
在×1量程時，由于是第一步進盤兩把電刷間總阻1/9的分流電阻r1的分流，使流過測量盤的電流減小到原來的1/10，同時使電阻減少，因此在電路中串入電阻r3，使電路總阻不變。在×0.1量程時，第一盤兩把電刷間總阻串聯電阻r2后，成為分流電阻r1的99倍，使流過測量盤電流降低到×10量程時的1/100，該量程阻值的減少用附加電阻r4來保持電阻不變。
1mA工作電流是這樣確定的，在“Ux”’兩端的兩個測量端鈕按極性接上接近滿量程的標準電壓，開關K2擲向左邊，測量盤示值與標準電壓值相同，通過調節工作電流調節電阻RP1及RP2，使檢流計指零，再將開關K2擲向右邊，取樣用調定電阻RN的阻值是1018Ω，串聯了0～2Ω可調電阻RP3，調節RP3，使檢流計再次指零，再將開關K2擲向左邊，調節RP2使檢流計指零，又將開關K2擲向右邊調節RP3使檢流計指零，當開關指向左邊及右邊不作調節檢流計均指零時，說明電位差計工作電流已標準化，即調定電阻上的壓降與不飽和標準電池EN的電動勢已經相等，這時將RP3鎖定，該電位差計今后就以此為標準。當工作電流標準化后，在×1量程時第I測量盤擲n1，第II測量盤擲n2，第III測量盤擲n3，開關K2擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為Ux＝10/11×1.1n2+10/11×(20+1.1)+10/11×10n1-1/11×(20-n1)×10-1/11×(10-n3)×1.1(mv)＝n2+200/11+1+100n1/11-200/11+10n1/11-1+0.1n3(mv)＝10n1+n2+0.1n3(mv)以上第III盤的阻值按大格計算，n3表示為一位整數加小數點后面有一位數字指一大格中的一小格，×10量程時小格示值單位為10μV，在×1量程時每小格為1μV，在×0.1量程時為0.1μV。
為了測量時方便，第III盤有一大格負電勢。
電路工作電源為1.5V，為了使電源工作電壓在1.4V～1.65V范圍內可工作，取固定電阻R0等于110Ω，可調電阻RP1＝12Ω，RP2為0～2Ω范圍內調節。
四刀三擲開關K1-4對×10、×1量程進行輸入信號的衰減，在×0.1量程全部信號進入放大器，在×1量程輸入信號為全部信號的(R6+R7)/(R5+R6+R7)，在×10量程時，輸入信號為全部信號的R7/(R5+R6+R7)放大器輸入端正反連接的二極管D1和D2用于輸入保護，兩塊集成放大器OPA128進行差動輸入差動輸出，反饋電阻R8與R9要相等，這里取1MΩ，電阻R10取200Ω，放大后信號用電流表G顯示，電阻R4用于標準回路限流。
權利要求
一種采用分流支路的二量程電位差計，它有工作電流調節電阻RP1、RP2、降低電源電壓固定電阻R0標準化時取樣用調定電阻及測量電路串聯在電位差計電路中；其特征在于測量部份用兩只步進盤一只雙滑線盤，第一步進盤由各有20×10Ω第I測量盤及第I’代換盤組成，第二步進盤由各有10×1.1Ω的第I測量盤及第II”代換盤組成，該進盤兩把電刷相互連接，第三盤即雙滑線盤，兩根電阻絲阻值相同，同為0～12.1Ω，其示值刻度盤有11個大格，每格對應阻值為1.1Ω，并有110個小格；二根滑線中一根作第III測量盤滑線另一根作第III’代換盤滑線，該盤二根滑線電阻上的電刷是從同一片金屬上沖下來的；第I’代換盤第20點連接64.9Ω電阻R1后與第II’代換盤第10點連接，第II測量盤0點連接21.1Ω的一只電阻R2后與第I測量盤0點連接，該盤第20點連接第III測量盤未端，第III’代換滑線始端連接一只阻值為2757.9Ω電阻R3后與第I’代換盤0點連接；第I′代換盤電刷與30Ω電阻r1并聯在電位差計測量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開關K1-1的×1量程及×0.1量程觸點，K1-2的×1量程觸點與K1-1的×10量程觸點連接，K1-2的×0.1量程觸點通過2700Ω電阻r2及第I測量盤電刷與K1-1的×10量程觸點連接，四刀三擲開關K1-3×10量程觸點連接在測量電阻網絡的負極，該觸點通過243電阻r3與K1-3的×1量程觸點連接，又通過240.3電阻r4與K1-3的×0.1量程觸點連接；四刀三擲開關K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點短接；測量盤兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負極通過檢流計切換開關K2與第III測量盤0點連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量一種采用分流支路的三量程電位差計，它用20×10Ω作第I測量盤，用10×1.1Ω作第II測量盤，0～12.1Ω的滑線盤作第III測量盤，采用一只30Ω電阻對×1、×0.1量程進行分流，除了不影響測量結果的“標準—未知”轉換開關外，電位差計兩個測量端鈕與三個測量盤之間是用導線直接連接的，測量步進開關的接觸電阻，變差及熱電勢排除在測量結果之外，因此能使電位差計分辨率達0.1μV如零電勢大也可以增大負電勢來進行補償。
文檔編號G01R17/00GK1793981SQ200510062288
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月28日 優先權日2005年12月28日
發明者駱乃光 申請人:駱乃光