專利名稱:有四個(gè)測(cè)量盤采用分流支路的四量程電位差計(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(lái)減小測(cè)量開關(guān)步進(jìn)切換時(shí)變差帶來(lái)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(wèn)題是,當(dāng)電位差計(jì)內(nèi)用于測(cè)量部分有四個(gè)步進(jìn)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1mA;其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×100Ω的第I測(cè)量盤與第I′代換盤組成,第二步進(jìn)盤由各有10×11Ω的第II測(cè)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(wú)電阻,這二個(gè)觸點(diǎn)斷開,其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×22Ω的第III測(cè)量盤,有10×22Ω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10×2.2Ω電阻組成的第IV測(cè)量盤和第IV′代換盤及有10×1.1Ω電阻的第IV″輔助盤組成,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20點(diǎn)通過(guò)647.9Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點(diǎn),第II測(cè)量盤0點(diǎn)連接一只212.1Ω電阻R2后與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接;第I′代換盤0點(diǎn)連接一只27579Ω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198Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點(diǎn)連接,第III測(cè)量盤第10點(diǎn)直接與第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接;第III測(cè)量盤第9點(diǎn)連接第IV測(cè)量盤0點(diǎn),第IV測(cè)量盤第10點(diǎn)與第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接;第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極,電阻r1另一端與三刀四擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×1量程觸點(diǎn)連接,該量程中K1-2觸點(diǎn)與×10量程的K1-1觸點(diǎn)連接,K1-3觸點(diǎn)通過(guò)2430Ω電阻r2與×10量程的K1-3觸點(diǎn)連接,該觸點(diǎn)連接在測(cè)量網(wǎng)絡(luò)電阻的負(fù)極;在×0.1量程中,K1-1觸點(diǎn)與×0.01量程的K1-1觸點(diǎn)連接并通過(guò)30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接,K1-2觸點(diǎn)一路通過(guò)270Ω電阻r4與×10量程的K1-1觸點(diǎn)連接后與第I測(cè)量盤電刷連接,另一路通過(guò)27000Ω電阻r5與×0.01量程的K1-2觸點(diǎn)連接,K1-3觸點(diǎn)通過(guò)0.27Ω電阻r6連接該層×0.01量程觸點(diǎn)后經(jīng)過(guò)240.03Ω電阻r7連接K1-3的×1量程觸點(diǎn),三刀四擲開關(guān)的K1-1、K1-2、K1-3三層常閉觸點(diǎn)互相短路,兩個(gè)測(cè)量端鈕正極與第II測(cè)量盤第10點(diǎn)連接,負(fù)極通過(guò)開關(guān)K2與第III測(cè)量盤0點(diǎn)連接。
通過(guò)以上技術(shù)方案,四個(gè)步進(jìn)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(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)整RP2的阻值得到修正,零電勢(shì)可以通過(guò)增大第IV測(cè)量盤與第I測(cè)量盤之間引線電阻來(lái)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(guò)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)施方式由“Ux”正極經(jīng)過(guò)各個(gè)測(cè)量盤,再經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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是2970Ω,右邊電阻等于29700Ω,第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻為2700Ω,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)谌P擲第10點(diǎn)時(shí),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(shí),電路阻值不變。當(dāng)?shù)谌P不擲在第10點(diǎn)時(shí),第四盤擲不同示值,電路阻值在沒(méi)有第IV″輔助盤時(shí)阻值是變化的,第四盤每增加一個(gè)步進(jìn),電路阻值會(huì)減少每個(gè)步進(jìn)電阻一半的阻值,為了保持電路總阻不變,在第IV″輔助盤中每個(gè)步進(jìn)增加同樣阻值,當(dāng)?shù)谌竭M(jìn)盤擲第10點(diǎn)時(shí)阻值最小,這時(shí)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(cè)量盤及代換盤組成,所以四個(gè)盤無(wú)論擲何示值,電路總阻不變。
在×1量程時(shí),阻值為第一步進(jìn)盤兩把電刷間阻值的1/9的電阻r1與兩把電刷并聯(lián),使流過(guò)第一步進(jìn)盤兩把電刷間的電流減小到×10量程時(shí)的1/10,使量限降低到1/10,電阻r1與兩把電刷并聯(lián)后使電阻值減小,因此電位差計(jì)電路中串入電阻r2來(lái)保持總電阻值不變。在×0.1量程,第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻串聯(lián)電阻r4后,以99倍于電阻r3的阻值與電阻r3并聯(lián),使流過(guò)測(cè)量盤電流減小到×10量程的1/100,使量限降低到×10量程的1/100,并聯(lián)使阻值減小,通過(guò)在電位差計(jì)電路中串聯(lián)進(jìn)電阻r6加電阻r7保持總阻值不變,在×0.01量程時(shí),第一步進(jìn)盤兩把電刷間電阻串聯(lián)了電阻r4與電阻r5后,以999倍于r3的阻值與電阻r3并聯(lián),使流過(guò)測(cè)量盤的電流降低到×10量程的千分之一,并聯(lián)后使電路減少了電阻,通過(guò)在電路中串入電阻r7保持電路阻值不變。
基本量程電位差計(jì)標(biāo)準(zhǔn)工作電流為1mA,第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電流10/11mA,右邊電流為1/11mA,右邊電流流過(guò)第III″輔助盤電刷后分成相等的兩個(gè)支路,當(dāng)?shù)谌P擲第10點(diǎn)時(shí),流過(guò)第III測(cè)量盤及第IV測(cè)量盤的兩個(gè)支路是分開的,當(dāng)?shù)贗II測(cè)量盤不擲第10點(diǎn)時(shí),流過(guò)第III測(cè)量盤支路電流全部流過(guò)第IV測(cè)量盤電阻,第IV測(cè)量盤10只電阻起到第III測(cè)量盤第10只電阻的作用,當(dāng)?shù)贗V測(cè)量盤擲n4時(shí),n4~10電阻上的電流雖然就是右邊電流,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;標(biāo)準(zhǔn)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(guò)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1018Ω,串聯(lián)了0~2Ω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(shuō)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×(200+11+1.1)+10/11×100n1-1/11×(20-n1)×100-1/22×(10-n4)×2.2-1/22×(10-n3)× 22(mv)=10n2+2000/11+10+1+1000n1/11-2000/11+100n1/11-1+0.1nn4-10+1n3(mv)=100n1+10n2+1n3+0.1n4(mv)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=480Ω,可調(diào)電阻RP1=20×37Ω,RP2為0~41Ω。
權(quán)利要求
一種有四個(gè)測(cè)量盤采用分流支路的四量程電位差計(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1mA;其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×100Ω的第I測(cè)量盤與第I′代換盤組成,第二步進(jìn)盤由各有10×11Ω的第II測(cè)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(wú)電阻,這二個(gè)觸點(diǎn)斷開,其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×22Ω的第III測(cè)量盤,有10×22Ω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10×2.2Ω電阻組成的第IV測(cè)量盤和第IV′代換盤及有10×1.1Ω電阻的第IV″輔助盤組成,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20點(diǎn)通過(guò)647.9Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點(diǎn),第II測(cè)量盤0點(diǎn)連接一只212.1Ω電阻R2后與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接;第I′代換盤0點(diǎn)連接一只27579Ω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198Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點(diǎn)連接,第III測(cè)量盤第10點(diǎn)直接與第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接;第III測(cè)量盤第9點(diǎn)連接第IV測(cè)量盤0點(diǎn),第IV測(cè)量盤第10點(diǎn)與第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接;第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極,電阻r1另一端與三刀四擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×1量程觸點(diǎn)連接,該量程中K1-2觸點(diǎn)與×10量程的K1-1觸點(diǎn)連接,K1-3觸點(diǎn)通過(guò)2430Ω電阻r2與×10量程的K1-3觸點(diǎn)連接,該觸點(diǎn)連接在測(cè)量網(wǎng)絡(luò)電阻的負(fù)極;在×0.1量程中,K1-1觸點(diǎn)與×0.01量程的K1-1觸點(diǎn)連接并通過(guò)30Ω電阻r1與第I′代換盤電刷連接,K1-2觸點(diǎn)一路通過(guò)270Ω電阻r4與×10量程的K1-1觸點(diǎn)連接后與第I測(cè)量盤電刷連接,另一路通過(guò)27000Ω電阻r5與×0.01量程的K1-2觸點(diǎn)連接,K1-3觸點(diǎn)通過(guò)0.27Ω電阻r6連接該層×0.01量程觸點(diǎn)后經(jīng)過(guò)240.03Ω電阻r7連接K1-3的×1量程觸點(diǎn),三刀四擲開關(guān)的K1-1、K1-2、K1-3三層常閉觸點(diǎn)互相短路,兩個(gè)測(cè)量端鈕正極與第II測(cè)量盤第10點(diǎn)連接,負(fù)極通過(guò)開關(guān)K2與第III測(cè)量盤0點(diǎn)連接。
專利摘要
一種用于電壓測(cè)量的有四個(gè)測(cè)量盤采用分流支路的四量程電位差計(jì),它用20×100Ω作第I測(cè)量盤,10×11Ω作第II測(cè)量盤,9×22Ω作第III測(cè)量盤,10×2.2Ω作第IV測(cè)量盤,除了不影響測(cè)量結(jié)果的轉(zhuǎn)換開關(guān)外,電位差計(jì)兩個(gè)測(cè)量端鈕與四個(gè)測(cè)量盤之間用導(dǎo)線直接連接的,測(cè)量步進(jìn)開關(guān)的接觸電阻,變差及熱電勢(shì)排除在測(cè)量結(jié)果之外,零電勢(shì)大也可增大負(fù)電勢(shì)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償,在×0.1量程與×0.01量程時(shí)公用一只電阻進(jìn)行分流。
文檔編號(hào)G01R17/20GK1991379SQ200510062348
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日
發(fā)明者駱乃光 申請(qǐng)人:駱乃光導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan