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      有五位讀數(shù)采用換位支路三量程轉(zhuǎn)換的電位差計(jì)的制作方法

      文檔序號(hào):6100043閱讀:220來源:國知局
      專利名稱:有五位讀數(shù)采用換位支路三量程轉(zhuǎn)換的電位差計(jì)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及測(cè)量直流電壓的儀器。
      背景技術(shù)
      當(dāng)前生產(chǎn)的電位差計(jì),當(dāng)測(cè)量盤有三個(gè)以上時(shí),兩個(gè)測(cè)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(cè)量開關(guān)步進(jìn)切換時(shí)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(jì)分辨率小到0.1μv,另外還存在開關(guān)的熱電勢(shì)與接觸可變熱電勢(shì)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(jì)內(nèi)用于測(cè)量部分有三個(gè)步進(jìn)盤與一個(gè)滑線盤時(shí),測(cè)量開關(guān)步進(jìn)切換的接觸電阻及變差,開關(guān)熱電勢(shì)不影響測(cè)量結(jié)果,使儀器分辨率達(dá)0.1μv。在量程轉(zhuǎn)換時(shí),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(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用調(diào)定電阻RN及測(cè)量步進(jìn)開關(guān)上的電阻串聯(lián)在電位差計(jì)工作回路中,調(diào)定電阻上的電壓降與電位差計(jì)內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)相等時(shí),其工作電流等于2.2mA;其特征在于第一步進(jìn)盤由各有18×50Ω的第I測(cè)量盤與第I′代換盤組成,第二步進(jìn)盤由0點(diǎn)與1點(diǎn)之間無電阻,這二個(gè)觸點(diǎn)斷開,其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×11Ω的第II測(cè)量盤,有10×11Ω的第II′代換盤及不焊有電阻、0點(diǎn)獨(dú)立、其余觸點(diǎn)連接的第II″輔助盤組成,第三步進(jìn)盤由同為10×1.1Ω電阻組成的第III測(cè)量盤和第III′代換盤及有10×0.55Ω電阻的第III″輔助盤組成,第四盤為雙滑線盤,兩根滑線電阻阻值都是0~6.05Ω,其中一根為第IV測(cè)量盤滑線,另一根為第IV′代換盤滑線,滑線的刻度盤標(biāo)有0~10十一個(gè)示值的10個(gè)大格,每大格有10個(gè)小格,0示值往前有5個(gè)小格顯示,再往前到滑線盤始端也相當(dāng)于“-1”往后有5小格電阻在滑線盤內(nèi)部,每大格對(duì)應(yīng)的電阻值是0.55Ω,除第一步進(jìn)盤外,其余各盤測(cè)量盤與代換盤的電刷各自兩兩連通;第I′代換盤第18點(diǎn)通過48.95Ω電阻R1連接第III″輔助盤第10點(diǎn),第III″輔助盤0點(diǎn)連接第II″輔助盤0點(diǎn)連接,該盤電刷與第II″輔助盤除0點(diǎn)外其余點(diǎn)連接,第II″輔助盤電刷一路連接第II′代換盤第10點(diǎn),另一路通過99Ω電阻R2與第III′代換盤第10點(diǎn)連接,第II測(cè)量盤第1點(diǎn)連接第III測(cè)量盤第10點(diǎn),第II測(cè)量0點(diǎn)與第III測(cè)量盤0點(diǎn)共同連接阻值為90.55Ω電阻R3后與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接,第I測(cè)量盤第18點(diǎn)連接第IV測(cè)量盤第10點(diǎn),第IV′代換盤始端連接10093.95Ω電阻R4后與第I′代換盤0點(diǎn)連接;第I′代換盤電刷與100Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極,電阻r1按順序串聯(lián)900Ω電阻r2、9000Ω電阻r3,電阻r1與電阻r2的連接處,焊接810Ω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(cè)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(jì)測(cè)量部份負(fù)極;測(cè)量端兩個(gè)端鈕正極與第II測(cè)量盤第10點(diǎn)連接,負(fù)極通過檢流計(jì)切換開關(guān)K2與第IV測(cè)量盤線始端連接。
      通過以上技術(shù)方案,三個(gè)步進(jìn)盤及一個(gè)滑線盤用于測(cè)量部分的測(cè)量盤是用導(dǎo)線連接的,接觸電阻及變差,不在測(cè)量回路內(nèi),影響的只是電位差計(jì)工作回路總阻,由于總阻阻值很大,所以變差可以忽略,幾個(gè)μV的熱電勢(shì)影響的是電源電壓,電源電壓是伏,熱電勢(shì)是多少μV,兩者相差10的6次方數(shù)量級(jí),因此影響可以忽略,退一步講,即使接觸電阻變差及熱電勢(shì)大到不可忽略程度,可通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整RP2的阻值得到修正,零電勢(shì)可以通過調(diào)整滑線盤零位得到修正,或增大第IV測(cè)量盤與第I測(cè)量盤之間引線電阻來修正,因此本儀器分辨率為0.1μV時(shí),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(duì)量程轉(zhuǎn)換用電阻阻值進(jìn)行修正,提高了電位差計(jì)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(gè)測(cè)量盤,再經(jīng)過切換開關(guān)K2到“Ux”負(fù)極是測(cè)量回路,由電源正極經(jīng)過測(cè)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(shí),第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電阻等1100Ω,右邊電阻等于11000Ω,第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻為1000Ω,因此第一盤兩把電刷間總電流的10/11在左邊流動(dòng),1/11在右邊流動(dòng)。當(dāng)?shù)诙P擲0點(diǎn)時(shí),第二盤與第三盤并聯(lián)部份電阻相等,當(dāng)?shù)谌P擲不同示值時(shí),電路阻值不變。當(dāng)?shù)诙P不擲在0時(shí),第三盤擲不同示值,電路阻值在沒有第III″輔助盤時(shí)阻值是變化的,第三盤每增加一個(gè)步進(jìn),電路阻值會(huì)增加每個(gè)步進(jìn)電阻一半的阻值,為了保持電路總阻不變,在第三輔助盤中每個(gè)步進(jìn)減小同樣阻值,當(dāng)?shù)诙竭M(jìn)盤擲0時(shí)阻值最小,這時(shí)讓第III′輔助盤電阻全部串入電路,使電路阻值不變。由于第一盤及第四盤均由阻值相同的測(cè)量盤及代換盤組成,所以四個(gè)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)后并聯(lián),因此流過第一步進(jìn)盤兩把電刷間總電流為電位差計(jì)電流的10/11,流過電阻r1、r2、r3的電流為電位差計(jì)工作電流的1/11;在×1量程時(shí),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(cè)量盤電流減小到×10量程的1/10;在×0.1量程時(shí),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(jì)工作電流的1/110,該電流是×10量程時(shí)的電流的1/100。
      基本量程電位差計(jì)工作電流為2.2mA,第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電流20/11mA,右邊電流為2/11mA,左邊電流流過第II″輔助盤電刷后分成相等的兩個(gè)支路,當(dāng)?shù)诙P擲0點(diǎn)時(shí),流過第II測(cè)量盤及第III測(cè)量盤的兩個(gè)支路是分開的,當(dāng)?shù)贗I測(cè)量盤不擲0時(shí),流過第II測(cè)量盤支路電流全部流過第III測(cè)量盤電阻,第III測(cè)量盤10只電阻起到第II測(cè)量盤第1只電阻的作用,當(dāng)?shù)贗II測(cè)量盤擲n3時(shí),n3~0電阻上的電流雖然就是左邊電流,但可以看成是兩個(gè)支路電流疊加而成,因此計(jì)算時(shí)可以以分開計(jì)算;2.2mA工作電流是這樣確定的,在“Ux”兩端的兩個(gè)測(cè)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(cè)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(jì)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463Ω,串聯(lián)了0~0.7Ω可調(diào)電阻RP3,調(diào)節(jié)RP3,使檢流計(jì)再次指零,再將開關(guān)K2擲向左邊,調(diào)節(jié)RP2使檢流計(jì)指零,又將開關(guān)K2擲向右邊調(diào)節(jié)RP3使檢流計(jì)指零,當(dāng)開關(guān)指向左邊及右邊不作調(diào)節(jié)檢流計(jì)均指零時(shí),說明電位差計(jì)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(dòng)勢(shì)已經(jīng)相等,這時(shí)將RP3鎖定,該電位差計(jì)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(cè)量盤擲n1,第II測(cè)量盤擲n2,第III測(cè)量盤擲n3,第IV測(cè)量盤擲n4,開關(guān)K2擲向左邊,這時(shí)位于測(cè)量的兩個(gè)端鈕間電壓為Ux=10/11×11n2+10/11×1.1n3+20/11×(90+0.55)+20/11×50n1-2/11×(18-n1)×50-2/11×(10-n4)×0.55(mv)=100n1+10n2+n3+0.1n4(mv)以上是×10量程四個(gè)測(cè)量盤示值,在×0.1量程時(shí),四個(gè)測(cè)量盤示值表達(dá)為n1+0.1n2+0.01n3+0.001n4(mv),以上n4按大格阻值計(jì)算,因此在×0.1量程每小格分辯率為0.1μv。
      電位差計(jì)工作電壓為4.5V,由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動(dòng)勢(shì)在1.4V~1.65V之間,為實(shí)現(xiàn)電源電壓在4.2V~4.95V均能把電位差計(jì)工作電流調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),取固定電阻R0=536Ω,可調(diào)電阻RP1=20×17Ω,RP2為0~20Ω。
      雙刀雙擲開關(guān)K1-2對(duì)×10、×1量程進(jìn)行輸入信號(hào)的衰減,在×0.1量程全部信號(hào)進(jìn)入放大器,在×1量程輸入信號(hào)為全部信號(hào)的(R10+R9)/(R8+R9+R10),在×10量程時(shí),輸入信號(hào)為全部信號(hào)的R10/(R8+R9+R10)
      權(quán)利要求
      一種有五位讀數(shù)采用換位支路三量程轉(zhuǎn)換的電位差計(jì),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(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用調(diào)定電阻RN及測(cè)量步進(jìn)開關(guān)上的電阻串聯(lián)在電位差計(jì)工作回路中,調(diào)定電阻上的電壓降與電位差計(jì)內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)相等時(shí),其工作電流等于2.2mA;其特征在于第一步進(jìn)盤由各有18×50Ω的第I測(cè)量盤與第I′代換盤組成,第二步進(jìn)盤由0點(diǎn)與1點(diǎn)之間無電阻,這二個(gè)觸點(diǎn)斷開,其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×11Ω的第II測(cè)量盤,有10×11Ω的第II′代換盤及不焊有電阻、0點(diǎn)獨(dú)立、其余觸點(diǎn)連接的第II″輔助盤組成,第三步進(jìn)盤由同為10×1.1Ω電阻組成的第III測(cè)量盤和第III′代換盤及有10×0.55Ω電阻的第III″輔助盤組成,第四盤為雙滑線盤,兩根滑線電阻阻值都是0~6.05Ω,其中一根為第IV測(cè)量盤滑線,另一根為第IV′代換盤滑線,滑線的刻度盤標(biāo)有0~10十一個(gè)示值的10個(gè)大格,每大格有10個(gè)小格,0示值往前有5個(gè)小格顯示,再往前到滑線盤始端也相當(dāng)于“-1”往后有5小格電阻在滑線盤內(nèi)部,每大格對(duì)應(yīng)的電阻值是0.55Ω,除第一步進(jìn)盤外,其余各盤測(cè)量盤與代換盤的電刷各自兩兩連通;第I′代換盤第18點(diǎn)通過48.95Ω電阻R1連接第III″輔助盤第10點(diǎn),第III″輔助盤0點(diǎn)連接第II″輔助盤0點(diǎn)連接,該盤電刷與第II″輔助盤除0點(diǎn)外其余點(diǎn)連接,第II″輔助盤電刷一路連接第II′代換盤第10點(diǎn),另一路通過99Ω電阻R2與第III′代換盤第10點(diǎn)連接,第II測(cè)量盤第1點(diǎn)連接第III測(cè)量盤第10點(diǎn),第II測(cè)量0點(diǎn)與第III測(cè)量盤0點(diǎn)共同連接阻值為90.55Ω電阻R3后與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接,第I測(cè)量盤第18點(diǎn)連接第IV測(cè)量盤第10點(diǎn),第IV′代換盤始端連接10093.95Ω電阻R4后與第I′代換盤0點(diǎn)連接;第I′代換盤電刷與100Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極,電阻r1按順序串聯(lián)900Ω電阻r29000Ω電阻r3,電阻r1與電阻r2的連接處,焊接810Ω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(cè)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(jì)測(cè)量部份負(fù)極;測(cè)量端兩個(gè)端鈕正極與第II測(cè)量盤第10點(diǎn)連接,負(fù)極通過檢流計(jì)切換開關(guān)K2與第IV測(cè)量盤線始端連接。
      全文摘要
      一種用于直流電壓測(cè)量的有五位讀數(shù)采用換位支路三量程轉(zhuǎn)換的電位差計(jì),有3個(gè)量程,它有18×50Ω,9×11Ω,10×1.1Ω三個(gè)測(cè)量盤和0~6.05Ω滑線盤組成,提供五位讀數(shù),所有測(cè)量用電阻直接用導(dǎo)線連接,將測(cè)量步進(jìn)開關(guān)的接觸電阻及變差排除在測(cè)量結(jié)果之外,最小分辨為0.1μV時(shí)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(hào)G01R17/00GK1793982SQ200510062289
      公開日2006年6月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:駱乃光
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