一種測量電阻負載系數的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電學計量技術領域，特別是涉及一種測量電阻負載系數的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]電阻負載效應是其重要的特性之一，表現形式是當電阻通入電流時會使電阻發熱，從而會使電阻值發生改變，隨輸入電流的不同其改變量也不同，即電阻的負載效應由負載系數表征。當電阻作為精密測量標準或儀器中的關鍵器件時，確定電阻的負載系數具有重要意義，如在電流和功率測量中，測量電流的常規方法是電流電壓轉換法，其中的關鍵環節是分流器，分流器是一個將電流轉換為電壓的電阻，應可通過較大的電流，因此阻值通常較小。由于電阻具有負載效應，當電阻作為分流器用于電流測量時，其功率往往較大，負載效應是產生測量誤差的主要因素，但是電阻負載效應的確定是電學計量領域的難題，其主要原因是難以找到已知負載系數的標準電阻。目前，標準電阻的校準是在低功率下進行，對功率的要求僅是滿足測量過程靈敏度即可，一般在毫瓦、微瓦量級，如圖1所示，比例標準為直流電流比較儀式電橋，Rs為標準電阻，Rx為被測電阻，根據標準電阻的阻值，即可求得被測電阻的阻值。由于是在較低的功率下進行的測量，因此負載效應沒有顯著的影響。但用于電流、功率測量中的分流器電阻，其負載效應引入的不確定度成為測量結果不確定度的主要分量，隨著對電流測量準確度要求的提高，必須明確給出電阻負載效應的影響，因此，國內外多家電學計量機構在加緊進行相關研究，近期國內報道了兩種相關解決方法，一種是通過電阻串并聯網絡，用大量的電阻分散功率，大幅降低電阻的負載效應，其結構較復雜，成本較高；另一種是采用直流電流比較儀電橋兩次測量被測電阻，實現被測電阻的倍流，可測得加大一倍電流后電阻的負載系數，其過程較繁瑣，且只能測量兩倍電流。
【發明內容】
[0003]本發明針對現有技術存在的問題，提出一種測量電阻負載系數的方法和裝置，解決電阻負載系數的測定問題。基于一種新型的橋式電阻和高準確度的直流電流比較儀式電橋，實現大功率下電阻負載系數的準確測量。
[0004]本發明的技術方案是:
[0005]—種測量電阻負載系數的方法，其特征在于，選取四只標稱值相同的電阻依次連接成四邊形，每一個電阻作為橋臂電阻形成所述四邊形的一個邊，組成具有四邊形橋臂的橋式電阻，所述四邊形的四個頂角上分別設置輸出端子，四邊形中任意兩個對角端子的輸出電阻與四個同標稱電阻的標稱值一致；首先測量所述橋式電阻的負載系數，使所述橋式電阻成為已知負載系數的橋式標準電阻；再通過已知負載系數的橋式標準電阻測得被測電阻的負載系數。
[0006]所述橋式電阻的負載系數的測量方法，包括以下步驟:
[0007]I)選用直流電流比較儀式電橋，將所述橋式電阻的兩個對角端接于直流電流比較儀式電橋的被測電阻端，將與橋式電阻任意兩對角端輸出電阻同標稱值的標準電阻接于電流比較儀式電橋的標準電阻端；
[0008]2)在通常校準電阻的功率下用標準電阻校準橋式電阻，得到橋式電阻在低功率時的校準值，作為負載系數測量的起點；
[0009]3)在橋式電阻空置的兩個對角端上接入一交流電流源，改變交流電源的輸出電流，當交流電流按照相應功率改變時，直流電流比較儀式電橋測得橋式電阻阻值的變化量，得到橋式電阻隨功率的變化曲線，即得到橋式電阻的負載系數。
[0010]所述通過已知負載系數的橋式標準電阻測得被測電阻負載系數的方法，包括以下步驟:
[0011]I)將所述已知負載系數的橋式標準電阻的兩個對角端接于直流電流比較儀式電橋的標準電阻端，將被測電阻接于直流電流比較儀式電橋的被測電阻端；
[0012]2)改變直流電流比較儀式電橋的輸出電流，分別測量當輸出電流隨相應功率變化時，被測電阻的變化量，即可由已知負載系數的橋式標準電阻測得被測電阻的負載系數。
[0013]—種測量電阻負載系數的裝置，其特征在于，包括橋式電阻，所述橋式電阻包括標稱值相同的四個子電阻，所述四個子電阻依次連接成四邊形，每一個子電阻作為橋臂電阻形成所述四邊形的一個邊，所述四邊形的四個頂角上分別設置輸出端子，所述四邊形中任意兩個對角的輸出端子之間的輸出電阻值與所述標稱值一致；還包括直流電流比較儀式電橋，當所述直流電流比較儀式電橋的被測電阻端接入橋式電阻任意兩對角輸出端，所述直流電流比較儀式電橋的標準電阻端接入與橋式電阻任意兩對角端輸出電阻同標稱的標準電阻時，將所述橋式電阻的另兩個對角端連接一交流電流源，通過改變交流電源的輸出電流，即可由直流電流比較儀式電橋測得橋式電阻的阻值變化量，得到橋式電阻的負載系數曲線，所述橋式電阻成為已知負載系數的標準電阻；將已知負載系數的橋式電阻的兩個對角端連接直流電流比較儀式電橋的標準電阻端，所述待測電阻負載系數的被測電阻連接于直流電流比較儀式電橋的被測電阻端，通過改變直流電流比較儀的輸出電流，即可根據橋式電阻的負載系數測得被測電阻的負載系數。
[0014]所述電流比較儀式電橋的測量準確度達到10 7量級。
[0015]所述橋式電阻的四個標稱值相同電阻的阻值均偏差小于萬分之一。
[0016]所述橋式標準電阻隨功率變化的曲線可以表征為電阻的負載系數。
[0017]所述被測電阻可作為分流器的電阻。
[0018]本發明的技術效果:
[0019]本發明提供的一種測量電阻負載系數的方法和裝置，有效解決了電阻負載系數的測定問題。采取的方法是選取四只標稱值相同的電阻，組成具有四邊形橋臂的橋式電阻，任意兩個對角端的輸出電阻與四個同標稱電阻的標稱值一致；首先測量橋式電阻的負載系數，使所述橋式電阻成為已知負載系數的橋式標準電阻；再通過已知負載系數的橋式標準電阻測得被測電阻的負載系數。本發明的裝置包括直流電流比較儀式電橋和橋式電阻，其中，直流電流比較儀式電橋是采用磁調制與磁檢測技術使二次電流按比例自動跟蹤一次電流的高準確度電流比例標準，測量準確度通常可達10 7量級，采用其作為電橋比例可以分辨出電阻負載效應的微小變化，實現負載系數的準確測量；橋式電阻由四個標稱值相同的電阻組成四邊形橋臂，在四個頂端有四個端鈕，任意兩個對角端的輸出電阻與四個同標稱電阻的標稱值一致，即四個標稱值相同的電阻組成橋式電阻后，其對角輸出仍等同一個同標稱的電阻，將該橋式電阻的一對對角端鈕接于直流電流比較儀電橋的被測電阻端，將與之同標稱的標準電阻接于直流電流比較儀電橋的標準電阻端，首先在通常校準電阻的功率下用標準電阻校準橋式電阻，得到橋式電阻在低功率時的校準值，之后，在橋式電阻空置的一對端鈕上接入一交流電流源，按照一定相應的功率輸出不同的電流。由于是交流電流，直流電流比較儀式電橋測量不到其電流量值，標準電阻側功率也未發生改變，但橋式電阻的功率隨著電流的增加而加大，因負載效應其電阻量值發生改變，從而得到橋式電阻隨功率變化的曲線，即得到橋式電阻的負載系數，成為已知負載系數的標準電阻。以已知負載系數的橋式標準電阻為標準，可解決被測電阻的負載系數的測定問題。將橋式標準電阻接于直流電流比較儀電橋的標準電阻端，將被測電阻接于電流比較儀式電橋的被測電阻端，不斷加大電流比較儀的輸出電流，即可得到被測電阻的負載系數。
【附圖說明】
[0020]圖1是現有技術低功率下測量電阻的示意圖。
[0021]圖2是本發明的橋式電阻的結構示意圖。
[0022]圖3是本發明的裝置測定橋式電阻負載系數的示意圖。
[0023]圖4是本發明的裝置測量被測電阻的負載系數的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖對本發明的實施例作進一步詳細說明。
[0025]本發明的主要應用對象是作為分流器的電阻，當電阻作為分流器用于測量電流時，其功率往往較大或很大，但對其校準卻通常在低功率下進行，無法在大功率下對分流器電阻進行校準，不能得知分流器電阻的負載效應情況。但在大功率下分流器的負載效應成為電流測量誤差的主要因素，其主要原因是難以找到已知負載效應系數的大功率標準電阻作為參考標準。本發明提出的方法和裝置可得到在較大功率下參考電阻的負載系數，從而得到已知負載效應系數的參考電阻，再以此參考電阻為標準校準其他電阻的負載效應。
[0026]測量電阻負載系數的方法，其特征在于，選取四只標稱值相同的電阻依次連接成四邊形，每一個電阻作為橋臂電阻形成所述四邊形的一個邊，組成具有四邊形橋臂的橋式電阻，所述四邊形的四個頂角上分別設置輸出端子，四邊形中任意兩個對角端子的輸出電阻與四個同標稱電阻的標稱值一致；首先測量橋式電阻的負載系數，使所述橋式電阻成為已知負載系數的橋式標準電阻；再通過已知負載系數的橋式標準電阻測得被測電阻的負載系數。
[0027]如圖2所示，是橋式電阻的結構示意圖。四只標稱值相同的電阻R1、R2、R3、R4依次連接成四邊形，每一個電阻作為橋臂電阻形成所述四邊形的一個邊，組成具有四邊形橋臂的橋式電阻，四邊形的四個頂角上分別具有輸出端子A、B、C、D。
[0028]橋式電阻的負載系數的測量方法，包括以下步驟:
[0029]I)選用直流電流比較儀式電橋，將所述橋式電阻的兩個對角