專利名稱：有四個測量盤采用換位支路的三量程直流電位差計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量直流電壓的儀器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前生產(chǎn)的電位差計，當(dāng)測量盤有三個以上時，兩個測量端鈕間存在開關(guān)接觸電阻及變差，因此，即使工作電流小到0.1mA，開關(guān)的電刷及觸點(diǎn)不僅采用銀銅復(fù)合材料，接觸面積也做得挺大，來減小測量開關(guān)步進(jìn)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(guān)的熱電勢與接觸可變熱電勢影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是，當(dāng)電位差計內(nèi)用于測量部分有四個步進(jìn)盤時，測量開關(guān)步進(jìn)切換的接觸電阻及變差，開關(guān)熱電勢不影響測量結(jié)果，使儀器分辨率達(dá)0.1μv。在量程轉(zhuǎn)換時，量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)或二位數(shù)乘10的整數(shù)次冪的阻值。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，用于降低電源電壓的固定電阻R0，對標(biāo)準(zhǔn)時取樣用調(diào)定電阻RN及測量步進(jìn)開關(guān)上的電阻串聯(lián)在電位差計工作回路中，調(diào)定電阻上的電壓降與電位差計內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)相等時，其工作電流等于5.5mA；其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×2Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×0.22Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進(jìn)盤由9點(diǎn)與10點(diǎn)之間無電阻，這二個觸點(diǎn)斷開，其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×0.44Ω的第III測量盤，有10×0.44Ω的第III′代換盤及不焊有電阻、10點(diǎn)獨(dú)立、其余觸點(diǎn)連接的第III″輔助盤組成，第四步進(jìn)盤由同為10×0.044Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.022Ω電阻的第IV″輔助盤組成，除第一步進(jìn)盤外，其余各盤測量盤與代換盤的電刷各自兩兩連通；第I′代換盤第20點(diǎn)通過8.558Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點(diǎn)，第II測量盤0點(diǎn)連接一只4.242Ω電阻R2后與第I測量盤0點(diǎn)連接；第I′代換盤0點(diǎn)連接一只507.58Ω電阻R3后連接第IV″輔助盤0點(diǎn)，第IV″輔助盤第10點(diǎn)與第III″輔助盤第10觸點(diǎn)連接，第IV″輔助盤電刷連接第III″輔助盤除第10觸點(diǎn)以外所有觸點(diǎn)，第III′輔助盤電刷一路連接第III′代換盤0點(diǎn)，另一路連接3.96Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點(diǎn)連接，第III測量盤第10點(diǎn)直接與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第III測量盤第9點(diǎn)連接第IV測量盤0點(diǎn)，第IV測量盤第10點(diǎn)與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與5Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，電阻r1按順序串聯(lián)45Ω電阻r2、450Ω電阻r3，電阻r1與電阻r2的連接處，焊接40.5Ω電阻r4與雙刀三擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×0.1量程觸點(diǎn)連接，電阻r2與電阻r3的連接點(diǎn)與×1量程觸點(diǎn)連接，電阻r3與第I測量盤電刷與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的常閉觸點(diǎn)連接在電位差計測量部份負(fù)極；測量端兩個端鈕正極與第II測量盤第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過檢流計切換開關(guān)K2與第III測量盤0點(diǎn)連接。
通過以上技術(shù)方案，四個步進(jìn)盤用于測量部分的測量盤是用導(dǎo)線連接的，接觸電阻及變差，不在測量回路內(nèi)，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(shù)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(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整RP2的阻值得到修正，零電勢可以通過增大第IV測量盤與第I測量盤之間引線電阻來修正，因此本儀器分辨率為0.1μV時，能得到很好的重復(fù)性。由于量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)或兩位數(shù)乘10的整數(shù)次冪，可用過渡標(biāo)準(zhǔn)電阻對量程轉(zhuǎn)換用電阻阻值進(jìn)行修正，提高了電位差計量程比的準(zhǔn)確度。


附圖是本發(fā)明原理電路。
具體實(shí)施例方式
由“Ux”正極經(jīng)過各個測量盤，再經(jīng)過切換開關(guān)K2到“Ux”負(fù)極是測量回路，由電源正極經(jīng)過測量步進(jìn)開關(guān)到調(diào)定電阻RN及RP3，然后到電阻R0，可調(diào)電阻RP2及RP1后，回到電源負(fù)極是工作回路，從標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過切換開關(guān)K2，到調(diào)定電阻RN及RP3，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極是標(biāo)準(zhǔn)回路。當(dāng)四只盤都擲“0”時，第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電阻是55Ω，右邊電阻等于550Ω，第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻為50Ω，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。當(dāng)?shù)谌P擲第10點(diǎn)時，第四盤與第三盤并聯(lián)部份電阻相等，當(dāng)?shù)谒谋P擲不同示值時，電路阻值不變。當(dāng)?shù)谌P不擲在第10點(diǎn)時，第四盤擲不同示值，電路阻值在沒有第IV″輔助盤時阻值是變化的，第四盤每增加一個步進(jìn)，電路阻值會減少每個步進(jìn)電阻一半的阻值，為了保持電路總阻不變，在第IV″輔助盤中每個步進(jìn)增加同樣阻值，當(dāng)?shù)谌竭M(jìn)盤擲第10點(diǎn)時阻值最小，這時讓第IV″輔助盤電阻全部串入電路，使電路阻值不變。由于第二盤及第一盤均由阻值相同的測量盤及代換盤組成，所以四個盤無論擲何示值，電路總阻不變。
在×10量程，第一步進(jìn)盤兩把電刷間電阻被10倍于自身阻值的電阻r1、電阻r2、電阻r3串聯(lián)后燕聯(lián)，因此流過第一步進(jìn)盤兩把電刷間總電流為電位差計電流的10/11，流過電阻r1、r2\r3的電流為電位差計工作電流的1/11；在×1量程時，第一步進(jìn)盤兩把電刷間的電阻串聯(lián)電阻r3后10倍于互相串聯(lián)的電阻r1，和電阻r2相并聯(lián)，使流過測量盤電流減小到×10量程的1/10；在×0.1量程時，第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻串聯(lián)了電阻r2與r3后與電阻r1并聯(lián)，串聯(lián)后的電阻是r1的109倍，因此流過第一步進(jìn)盤兩把電刷間總電流是電位差計工作電流的1/110，該電流是×10量程時的電流的1/100。
基本量程電位差計標(biāo)準(zhǔn)工作電流為5.5mA，第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電流50/11mA，右邊電流為5/11mA，右邊電流流過第III″輔助盤電刷后分成相等的兩個支路，當(dāng)?shù)谌P擲第10點(diǎn)時，流過第III測量盤及第IV測量盤的兩個支路是分開的，當(dāng)?shù)贗II測量盤不擲第10點(diǎn)時，流過第III測量盤支路電流全部流過第IV測量盤電阻，第IV測量盤10只電阻起到第III測量盤第10只電阻的作用，當(dāng)?shù)贗V測量盤擲n4時，n4～10電阻上的電流雖然就是右邊電流，但可以看成是兩個支路電流疊加而成，因此計算時可以以分開計算；標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)電壓，開關(guān)K2擲向左邊，測量盤示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓值相同，通過調(diào)節(jié)工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，使檢流計指零，再將開關(guān)K2擲向右邊，取樣用調(diào)定電阻RN的阻值是185Ω，串聯(lián)了0～1Ω可調(diào)電阻RP3，調(diào)節(jié)RP3，使檢流計再次指零，再將開關(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)RP2使檢流計指零，又將開關(guān)K2擲向右邊調(diào)節(jié)RP3使檢流計指零，當(dāng)開關(guān)指向左邊及右邊不作調(diào)節(jié)檢流計均指零時，說明電位差計工作電流已標(biāo)準(zhǔn)化，即調(diào)定電阻上的壓降與不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池EN的電動勢已經(jīng)相等，這時將RP3鎖定，該電位差計今后就以此為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測量盤擲n1，第II測量盤擲n2，第III測量盤擲n3，第IV測量盤擲n4，開關(guān)K2擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為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量程時，四個測量盤示值，在×0.1量程時，四個測量盤示值表達(dá)為0.1n1++0.01n2+0.001n3+0.0001n4(mv).
電位差計工作電壓為1.5V，由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動勢在1.4V～1.65V之間，為實(shí)現(xiàn)電源電壓在1.4V～1.65V均能把電位差計工作電流調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，取固定電阻R0＝23Ω，可調(diào)電阻RP1＝20×2.2Ω，RP2為0～2.5Ω。
權(quán)利要求
一種有四個測量盤采用換位支路的二量程直流電位差計，它有工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，用于降低電源電壓的固定電阻R0，對標(biāo)準(zhǔn)時取樣用調(diào)定電阻RN及測量步進(jìn)開關(guān)上的電阻串聯(lián)在電位差計工作回路中，調(diào)定電阻上的電壓降與電位差計內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)相等時，其工作電流等于5.5mA；其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×2Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×0.22Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進(jìn)盤由9點(diǎn)與10點(diǎn)之間無電阻，這二個觸點(diǎn)斷開，其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×0.44Ω的第III測量盤，有10×0.44Ω的第III′代換盤及不焊有電阻、10點(diǎn)獨(dú)立、其余觸點(diǎn)連接的第III″輔助盤組成，第四步進(jìn)盤由同為10×0.044Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.022Ω電阻的第IV″輔助盤組成，除第一步進(jìn)盤外，其余各盤測量盤與代換盤的電刷各自兩兩連通；第I′代換盤第20點(diǎn)通過8.558Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點(diǎn)，第II測量盤0點(diǎn)連接一只4.242Ω電阻R2后與第I測量盤0點(diǎn)連接；第I′代換盤0點(diǎn)連接一只507.58Ω電阻R3后連接第IV″輔助盤0點(diǎn)，第IV″輔助盤第10點(diǎn)與第III″輔助盤第10觸點(diǎn)連接，第IV″輔助盤電刷連接第III″輔助盤除第10觸點(diǎn)以外所有觸點(diǎn)，第III′輔助盤電刷一路連接第III′代換盤0點(diǎn)，另一路連接3.96Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點(diǎn)連接，第III測量盤第10點(diǎn)直接與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第III測量盤第9點(diǎn)連接第IV測量盤0點(diǎn)，第IV測量盤第10點(diǎn)與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與5Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，電阻r1按順序串聯(lián)45Ω電阻r2、450Ω電阻r3，電阻r1與電阻r2的連接處，焊接40.5Ω電阻r1與雙刀三擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×0.1量程觸點(diǎn)連接，電阻r2與電阻r3的連接點(diǎn)與×1量程觸點(diǎn)連接，電阻r3與第I測量盤電刷與量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的常閉觸點(diǎn)連接在電位差計測量部份負(fù)極；測量端兩個端鈕正極與第II測量盤第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過檢流計切換開關(guān)K2與第III測量盤0點(diǎn)連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量的有四個測量盤采用換位支路的三量程直流電位差計，它有20×2Ω、10×0.22Ω、9×0.44Ω、10×0.044Ω，四個測量盤組成，所有測量用電阻直接用導(dǎo)線連接，將測量步進(jìn)開關(guān)的接觸電阻及變差排除在測量結(jié)果之外，最小分辨率為0.1μV時也有很好的重復(fù)性，量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)或二位數(shù)乘10的整數(shù)次冪。
文檔編號G01R17/20GK1793966SQ20051006227
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者駱乃光 申請人:駱乃光