專利名稱：有四個測量盤采用分流支路的四量程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1mA；其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×100Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×11Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進(jìn)盤由9點與10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III測量盤，有10×22Ω的第III′代換盤及不焊有電阻、10點獨立、其余觸點連接的第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II′代換盤第10點，第II測量盤0點連接一只212.1Ω電阻R2后與第I測量盤0點連接；第I′代換盤0點連接一只27579Ω電阻R3后連接第IV″輔助盤0點，第IV″輔助盤第10點與第III″輔助盤第10觸點連接，第IV″輔助盤電刷連接第III″輔助盤除第10觸點以外所有觸點，第III′輔助盤電刷一路連接第III′代換盤0點，另一路連接198Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點連接，第III測量盤第10點直接與第I測量盤第20點連接；第III測量盤第9點連接第IV測量盤0點，第IV測量盤第10點與第I測量盤第20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另一端與三刀四擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×1量程觸點連接，該量程中K1-2觸點與×10量程的K1-1觸點連接，K1-3觸點通過2430Ω電阻r2與×10量程的K1-3觸點連接，該觸點連接在測量網(wǎng)絡(luò)電阻的負(fù)極；在×0.1量程中，K1-1觸點與×0.01量程的K1-1觸點連接并通過30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接，K1-2觸點一路通過270Ω電阻r4與×10量程的K1-1觸點連接后與第I測量盤電刷連接，另一路通過27000Ω電阻r5與×0.01量程的K1-2觸點連接，K1-3觸點通過0.27Ω電阻r6連接該層×0.01量程觸點后經(jīng)過240.03Ω電阻r7連接K1-3的×1量程觸點，三刀四擲開關(guān)的K1-1、K1-2、K1-3三層常閉觸點互相短路，兩個測量端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負(fù)極通過開關(guān)K2與第III測量盤0點連接。
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，1/11在右邊流動。當(dāng)?shù)谌P擲第10點時，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×1量程時，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)，使流過第一步進(jìn)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(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(jìn)電阻r6加電阻r7保持總阻值不變，在×0.01量程時，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)，使流過測量盤的電流降低到×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(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＝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(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
一種有四個測量盤采用分流支路的四量程電位差計，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(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1mA；其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×100Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×11Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進(jìn)盤由9點與10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III測量盤，有10×22Ω的第III′代換盤及不焊有電阻、10點獨立、其余觸點連接的第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II′代換盤第10點，第II測量盤0點連接一只212.1Ω電阻R2后與第I測量盤0點連接；第I′代換盤0點連接一只27579Ω電阻R3后連接第IV″輔助盤0點，第IV″輔助盤第10點與第III″輔助盤第10觸點連接，第IV″輔助盤電刷連接第III″輔助盤除第10觸點以外所有觸點，第III′輔助盤電刷一路連接第III′代換盤0點，另一路連接198Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點連接，第III測量盤第10點直接與第I測量盤第20點連接；第III測量盤第9點連接第IV測量盤0點，第IV測量盤第10點與第I測量盤第20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另一端與三刀四擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1-1的×1量程觸點連接，該量程中K1-2觸點與×10量程的K1-1觸點連接，K1-3觸點通過2430Ω電阻r2與×10量程的K1-3觸點連接，該觸點連接在測量網(wǎng)絡(luò)電阻的負(fù)極；在×0.1量程中，K1-1觸點與×0.01量程的K1-1觸點連接并通過30Ω電阻r1與第I′代換盤電刷連接，K1-2觸點一路通過270Ω電阻r4與×10量程的K1-1觸點連接后與第I測量盤電刷連接，另一路通過27000Ω電阻r5與×0.01量程的K1-2觸點連接，K1-3觸點通過0.27Ω電阻r6連接該層×0.01量程觸點后經(jīng)過240.03Ω電阻r7連接K1-3的×1量程觸點，三刀四擲開關(guān)的K1-1、K1-2、K1-3三層常閉觸點互相短路，兩個測量端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負(fù)極通過開關(guān)K2與第III測量盤0點連接。
全文摘要
一種用于電壓測量的有四個測量盤采用分流支路的四量程電位差計，它用20×100Ω作第I測量盤，10×11Ω作第II測量盤，9×22Ω作第III測量盤，10×2.2Ω作第IV測量盤，除了不影響測量結(jié)果的轉(zhuǎn)換開關(guān)外，電位差計兩個測量端鈕與四個測量盤之間用導(dǎo)線直接連接的，測量步進(jìn)開關(guān)的接觸電阻，變差及熱電勢排除在測量結(jié)果之外，零電勢大也可增大負(fù)電勢來進(jìn)行補償，在×0.1量程與×0.01量程時公用一只電阻進(jìn)行分流。
文檔編號G01R17/20GK1991379SQ200510062348
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者駱乃光 申請人:駱乃光