專利名稱：有五位讀數(shù)采用分流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)：
當前生產(chǎn)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(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，當電位差計內(nèi)用于測量部分有三個步進盤與一個滑線盤時，測量開關(guān)步進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，對標準時取樣用調(diào)定電阻RN及測量步進開關(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)附標準相等時，其工作電流等于1mA；其特征在于第一步進盤由各有20×100Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進盤由0點與1點之間無電阻，這二個觸點斷開，其余觸點由電阻連接的9×22Ω的第II測量盤，有10×22Ω的第II′代換盤及不焊有電阻、0點獨立、其余觸點連接的第II″輔助盤組成，第三步進盤由同為10×2.2Ω電阻組成的第III測量盤和第III′代換盤及有10×1.1Ω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0～12.1Ω，其中一根為第IV測量盤滑線，另一根為第IV′代換盤滑線，滑線的刻度盤標有0～10十一個示值的10個大格，每大格有10個小格，0示值往前有5個小格顯示，再往前到滑線盤始端也相當于“-1”往后有5小格電阻在滑線盤內(nèi)部，每大格對應(yīng)的電阻值是1.1Ω，除第一步進盤外，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點通過647.9Ω電阻R1連接第III″輔助盤第10點，第III″輔助盤0點連接第II″輔助盤0點連接，該盤電刷與第II″輔助盤除0點外其余點連接，第II″輔助盤電刷一路連接第II′代換盤第10點，另一路通過198Ω電阻R2與第III′代換盤第10點連接，第II測量盤第1點連接第III測量盤第10點，第II測量0點與第III測量盤0點共同連接阻值為201.1Ω電阻R3后與第I測量盤0點連接，第I測量盤第20點連接第IV測量盤第10點，第IV′代換盤始端連接27687.9Ω電阻R4后與第I′代換盤0點連接；第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)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(guān)K1-1的×1量程觸點K1-2的×1量程觸點與K1-1的×10量程觸點連接，K1-3的×1量程觸點通過2430Ω電阻r2與K1-3的×10量程觸點連接，該觸點連接在電位差計測量電路的負極，四刀三擲開關(guān)K1-1的×10量程觸點連接第1測量盤電刷；30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接，電阻r3的另一端連接K1-1的×0.1量程觸點，K1-2的×0.1量程觸點通過270Ω電阻r4與K1-1的×10量程觸點連接，K1-3的×0.1量程觸點與×1量程觸點通過240.3Ω電阻r5連接，四刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點短接；測量端兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負極通過檢流計切換開關(guān)K2與第IV測量盤線始端連接。
通過以上技術(shù)方案，三個步進盤及一個滑線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，可通過對標準來調(diào)整RP2的阻值得到修正，零電勢可以通過調(diào)整滑線盤零位得到修正，或增大第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，可用過渡標準電阻對量程轉(zhuǎn)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(fā)明原理電路。
具體實施例方式
由“Ux”正極經(jīng)過各個測量盤，再經(jīng)過切換開關(guān)K2到“Ux”負極是測量回路，由電源正極經(jīng)過測量步進開關(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，回到電源負極是工作回路，從標準電池EN正極經(jīng)過切換開關(guān)K2，到調(diào)定電阻RN及RP3，再到標準電池負極是標準回路。當四只盤都擲“0”時，第一步進盤兩把電刷間左邊電阻是2970Ω，右邊電阻等于29700Ω，第一步進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，1/11在右邊流動。當?shù)诙P擲0點時，第二盤與第三盤并聯(lián)部份電阻相等，當?shù)谌P擲不同示值時，電路阻值不變。當?shù)诙P不擲在0時，第三盤擲不同示值，電路阻值在沒有第III″輔助盤時阻值是變化的，第三盤每增加一個步進，電路阻值會增加每個步進電阻一半的阻值，為了保持電路總阻不變，在第三輔助盤中每個步進減小同樣阻值，當?shù)诙竭M盤擲0時阻值最小，這時讓第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×1量程時，阻值為第一步進盤兩把電刷間阻值的1/9的電阻r1與兩把電刷并聯(lián)，使流過第一步進盤兩把電刷間的電流減小到×10量程時的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，因此電位差計電路中串入電阻r2來保持總電阻值不變。在×0.1量程，第一步進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)，使流過測量盤電流減小到×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，通過在電位差計電路中串聯(lián)進電阻r5加電阻r2來保持總阻值不變。
基本量程電位差計工作電流為1mA，第一步進盤兩把電刷間左邊電流10/11mA，右邊電流為1/11mA，左邊電流流過第II″輔助盤電刷后分成相等的兩個支路，當?shù)诙P擲0點時，流過第II測量盤及第III測量盤的兩個支路是分開的，當?shù)贗I測量盤不擲0時，流過第II測量盤支路電流全部流過第III測量盤電阻，第III測量盤10只電阻起到第II測量盤第1只電阻的作用，當?shù)贗II測量盤擲n3時，n3～0電阻上的電流雖然就是左邊電流，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；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(guān)K2擲向左邊，測量盤示值與標準電壓值相同，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1018Ω，串聯(lián)了0～2Ω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準化，即調(diào)定電阻上的壓降與不飽和標準電池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準。當工作電流標準化后，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＝5/11×22n2+5/11×2.2n3+10/11×(200+1.1)+10/11×100n1-1/11×(20-n1)×100-1/11×(10-n4)×1.1(mv)＝10n2+n3+2000/11+1+1000n1/11-2000/11+100n1/11-1+0.1n4(mv)＝100n1-10n2+n3+0.1n4(mv)以上是×10量程四個測量盤示值，在×0.1量程時，四個測量盤示值表達為n1+0.1n2+0.01n3+0.001n4(mv)，以上n4按大格阻值計算，因此在×0.1量程每小格分辯率為0.1μv。
電位差計工作電壓為4.5V，由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動勢在1.4V～1.65V之間，為實現(xiàn)電源電壓在4.2V～4.95V均能把電位差計工作電流調(diào)整到標準狀態(tài)，取固定電阻R0＝480Ω，可調(diào)電阻RP1＝20×37Ω，RP2為0～41Ω。
四刀三擲開關(guān)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(R10+R9)/(R8+R9+R10)，在×10量程時，輸入信號為全部信號的R10/(R8+R9+R10)。
權(quán)利要求
一種有五位讀數(shù)采用分流支路的三量程電位差計，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，對標準時取樣用調(diào)定電阻RN及測量步進開關(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)附標準相等時，其工作電流等于1mA；其特征在于第一步進盤由各有20×100Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進盤由0點與1點之間無電阻，這二個觸點斷開，其余觸點由電阻連接的9×22Ω的第II測量盤，有10×22Ω的第II′代換盤及不焊有電阻、0點獨立、其余觸點連接的第II″輔助盤組成，第三步進盤由同為10×2.2Ω電阻組成的第III測量盤和第III′代換盤及有10×1.1Ω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0～12.1Ω，其中一根為第IV測量盤滑線，另一根為第IV′代換盤滑線，滑線的刻度盤標有0～10十一個示值的10個大格，每大格有10個小格，0示值往前有5個小格顯示，再往前到滑線盤始端也相當于“-1”往后有5小格電阻在滑線盤內(nèi)部，每大格對應(yīng)的電阻值是0.88Ω，除第一步進盤外，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點通過647.9Ω電阻R1連接第III″輔助盤第10點，第III″輔助盤0點連接第II″輔助盤0點連接，該盤電刷與第II″輔助盤除0點外其余點連接，第II″輔助盤電刷一路連接第II′代換盤第10點，另一路通過198Ω電阻R2與第III′代換盤第10點連接，第II測量盤第1點連接第III測量盤第10點，第II測量0點與第III測量盤0點共同連接阻值為201.1Ω電阻R3后與第I測量盤0點連接，第I測量盤第20點連接第IV測量盤第10點，第IV′代換盤始端連接27687.9Ω電阻R4后與第I′代換盤0點連接；第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)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(guān)K1-1的×1量程觸點K1-2的×1量程觸點與K1-1的×10量程觸點連接，K1-3的×1量程觸點通過2430Ω電阻r2與K1-3的×10量程觸點連接，該觸點連接在電位差計測量電路的負極，四刀三擲開關(guān)K1-1的×10量程觸點連接第1測量盤電刷；30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接，電阻r3的另一端連接K1-1的×0.1量程觸點，K1-2的×0.1量程觸點通過270Ω電阻r4與K1-1的×10量程觸點連接，K1-3的×0.1量程觸點與×1量程觸點通過240.3Ω電阻r5連接，四刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點短接；測量端兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負極通過檢流計切換開關(guān)K2與第IV測量盤線始端連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量的有五位讀數(shù)采用分流支路的三量程直流電位差計，有3個量程，它有20×100Ω，9×22Ω，10×2.2Ω三個測量盤和0～12.1Ω滑線盤組成，提供五位讀數(shù)，所有測量用電阻直接用導(dǎo)線連接，將測量步進開關(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G01R17/00GK1811470SQ20051006227
公開日2006年8月2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