電壓測量儀器的制造方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量的電壓測量儀器，它的第一步進(jìn)盤由23只10Ω電阻構(gòu)成測量盤，第二步進(jìn)盤各由10只0.1Ω電阻構(gòu)成的測量盤與代換盤組成，第三、第四、五步進(jìn)盤的各個(gè)觸點(diǎn)與第二步進(jìn)盤中測量盤上的對應(yīng)觸點(diǎn)連接，使第三、第四、五步進(jìn)盤步進(jìn)盤都不需電阻，使電壓測量儀器內(nèi)部引線電阻上總電壓降幾乎為零，電壓測量儀器測量時(shí)能夠忽略零電勢及熱電勢影響。
【專利說明】電壓測量儀器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對直流電壓進(jìn)行測量的儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前對于有五個(gè)步進(jìn)盤的電壓測量儀器，在五個(gè)步進(jìn)盤之間的連接上，中間盤普 遍采用開關(guān)切換，這樣就產(chǎn)生接觸電阻的變差，給分辨率帶來限制。為了克服該問題，一般 采用大電刷以增大接觸面積，并采用銀-銅復(fù)合材料；申請?zhí)?00810121910. X公開了有五 個(gè)步進(jìn)盤的電壓測量儀器解決開關(guān)接觸電阻變差的新方法，它的五個(gè)步進(jìn)盤都由測量盤及 代換盤組成，不含輔助盤，每個(gè)測量盤及代換盤上都有電阻，它的五個(gè)步進(jìn)盤上的測量盤與 代換盤在電路中組成了橋式線路，它最大的毛病在于誤差不獨(dú)立，一旦測量盤某點(diǎn)示值超 差，就無法確定是哪只電阻超差引起的，這對鑒定與維修帶來不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種有五個(gè)步進(jìn)盤的電壓測量儀器，它不采用橋式線路，誤 差可以獨(dú)立，且后三個(gè)步進(jìn)盤只有測量盤，測量盤上沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器 體積。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案這樣采?。簭碾妷簻y量儀器外接3V工作電源E的正極端鈕經(jīng)過 60 Q電阻由21只3Q電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻RP1、調(diào)節(jié)范圍在0?3.2Q之間的可調(diào)電阻 RP2、調(diào)節(jié)范圍在0?0. 15Q之間的可調(diào)電阻RP3，再經(jīng)過五個(gè)步進(jìn)盤回到電壓測量儀器外接 3V工作電源E的負(fù)極端鈕組成電壓測量儀器工作回路；從外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En的正極端鈕 經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K到1018 Q調(diào)定電阻R8，再經(jīng)過由20 只0. 05 Q電阻構(gòu)成溫度補(bǔ)償盤W到外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En的負(fù)極端鈕組成電壓測量儀器標(biāo) 準(zhǔn)回路；用于連接被測量“Ux”的兩個(gè)端鈕，正極端鈕經(jīng)過五個(gè)測量盤后，再經(jīng)過兩個(gè)常閉觸 點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K到負(fù)極端鈕組成電壓測量儀器補(bǔ)償回路；其特征在 于第一步進(jìn)盤有測量盤I，它有0、1、2、……23共24個(gè)檔位，上面有23只10 Q電阻，除第 0、第1觸點(diǎn)外，其余各檔觸點(diǎn)間連接10Q電阻一只，第二步進(jìn)盤各由10只0.1 Q電阻構(gòu)成 的測量盤II與代換盤II'組成，第三步進(jìn)盤的測量盤III，第四步進(jìn)盤的測量盤IV、第五步 進(jìn)盤的測量盤V上的各個(gè)觸點(diǎn)與第二步進(jìn)盤中測量盤II上的對應(yīng)觸點(diǎn)連接，溫度補(bǔ)償盤W 由20只0. 05 Q電阻構(gòu)成；可調(diào)電阻RP3的低電位一端為電路節(jié)點(diǎn)D，節(jié)點(diǎn)D分成兩路，一路 經(jīng)過760 Q電阻R2連接第一個(gè)步進(jìn)盤的測量盤I上第23觸點(diǎn)，測量盤I上第1觸點(diǎn)經(jīng)過一 只10 Q電阻后與第二步進(jìn)盤中測量盤II的第0觸點(diǎn)連接點(diǎn)為電路節(jié)點(diǎn)A，測量盤I上第0 觸點(diǎn)也與節(jié)點(diǎn)A連接；另一路經(jīng)過10 Q電阻凡后連接電路節(jié)點(diǎn)A，測量盤V的金屬接觸環(huán) 經(jīng)過1000KQ電阻R3、測量盤IV的金屬接觸環(huán)經(jīng)100KQ電阻R4、測量盤III的金屬接觸環(huán) 經(jīng)過10KQ電阻R5都連接于電路節(jié)點(diǎn)B，代換盤II'的第10觸點(diǎn)經(jīng)過999 Q電阻R6與電 路節(jié)點(diǎn)B連接，電路節(jié)點(diǎn)A經(jīng)過112. 4986 Q電阻R7連接電路節(jié)點(diǎn)B，節(jié)點(diǎn)B分成兩路：一路 經(jīng)過1018Q調(diào)定電阻&再經(jīng)過溫度補(bǔ)償盤W的20只0.05 Q電阻到電路節(jié)點(diǎn)C，另一路經(jīng)過113.2222 Ω電阻R9與電路節(jié)點(diǎn)C連接，節(jié)點(diǎn)C連接電壓測量儀器工作電源負(fù)極；用于連接被測量“Ux”的兩個(gè)測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環(huán)連接，負(fù)極端鈕經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K后與測量盤II的第10觸點(diǎn)連接。
[0005]通過以上技術(shù)方案，第一、第三、第四、第五步進(jìn)盤都沒有代換盤，且第三、第四、第五步進(jìn)盤的測量盤上都沒有電阻，五個(gè)步進(jìn)盤誤差獨(dú)立，后四個(gè)步進(jìn)盤相同步進(jìn)誤差一致，這給調(diào)試與維修帶來方便；也使電壓測量儀器結(jié)構(gòu)簡單，體積縮小，從而降低了生產(chǎn)成本；當(dāng)電壓測量儀器五個(gè)測量盤置“O”時(shí)，電壓測量儀器的內(nèi)部線路總電勢是A點(diǎn)電位，一點(diǎn)電位為“0”，所以本電壓測量儀器的零電勢很小，后四個(gè)步進(jìn)盤各個(gè)支路幾個(gè)μ V的熱電勢都串聯(lián)在IV電壓降上，因此熱電勢影響可以忽略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖是本發(fā)明原理電路。
[0007]在圖1中，第一步進(jìn)盤測量盤I上23 X 10 Ω，的表示測量盤I由23只10 Ω電阻組成，同理,可調(diào)電阻Rpi上21X3 Ω的表示可調(diào)電阻Rpi由21只3Ω電阻構(gòu)成。
[0008]在圖1中，步進(jìn)盤及溫度補(bǔ)償盤上粗黑線條表示金屬接觸環(huán)，空心小圓圈表示金屬觸點(diǎn)，雙向箭頭表示金屬電刷。
【具體實(shí)施方式】
[0009]圖1中，在第二步進(jìn)盤里測量盤II與代換盤ΙI'每個(gè)步進(jìn)的電阻值相同，都是
0.1 Ω，測量盤II在電路中每步進(jìn)增加的電阻等于代換盤ΙI'每步進(jìn)減少的電阻，所以第二步進(jìn)盤各個(gè)步進(jìn)在節(jié)點(diǎn)Α、B間阻值不變。
[0010]電壓測量儀器標(biāo)準(zhǔn)工作電流設(shè)計(jì)成10mA，工作電流在節(jié)點(diǎn)D分成兩路，一路經(jīng)過760 Ω電阻R2及第一個(gè)步進(jìn)盤的測量盤I上的電阻共990 Ω，另一路經(jīng)過電阻R1為10 Ω，所以，流過測量盤I電阻上的電流是0.1mA流過電阻札上的電流為9.9mA，電壓測量儀器IOmA工作電流經(jīng)過節(jié)點(diǎn)A后分成五路:一路經(jīng)過測量盤III，一路經(jīng)過測量盤IV，一路經(jīng)過測量盤V，另一路經(jīng)過第二步進(jìn)盤，再一路經(jīng)過112.4986 Ω電阻R7,五路電流匯合于節(jié)點(diǎn)B。除經(jīng)過電阻R7支路外，節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間各支路電阻比:測量盤V:測量盤IV:測量盤III:第二步進(jìn)盤= 1000: 100: 10: 1，所以，除流過電阻R7支路外，流過節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間各支路電流比為:測量盤V:測量盤IV:測量盤II1:第二步進(jìn)盤=I: 10: 100: 1000，除電阻R7支路外，節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間電阻是1000K Ω/1111，讓流過測量盤V、測量盤IV、測量盤III與第二步進(jìn)盤的總電流是1.111mA，流過電阻R7的電流為8.889mA，則8.889mAX R7=1000K Ω/1111 X 1.1llmA,電阻R7 = 112.4986 Ω。電壓測量儀器IOmA工作電流經(jīng)過電阻&分流，使得流過測量盤V電流為0.001mA，測量盤IV電流為0.01mA，第三步進(jìn)盤電流為0.1mA,第二步進(jìn)盤電流為ImA ；
[0011]各個(gè)步進(jìn)盤置不同示值時(shí)節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間阻值是變化的，節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間阻值用電阻Rab表示，各步進(jìn)盤電阻變量為X，
[0012]則I/Rab I/ (1000K Ω +X) +1/ (100K Ω +X) +1/ (10K Ω +X) +1/999 Ω +8889/1000K Ω
[0013]兩邊求導(dǎo):(1/Rab)' = {I / (1000000+X) +1/ (100000+X) +1/(10000+X)+1/999+8889/1000000}'[0014]-Rab' /Rab2 = {-1/(1000000+X) 2-l/(100000+X) 2-l/(10000+X) 2+0+0}
[0015]Rab' = {I/ (1000000+X) 2+l/ (100000+X) 2+l/ (10000+X)2} Rab2
[0016]Rab的導(dǎo)數(shù)是正值，所以各步進(jìn)盤電阻變量增大時(shí)，節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間總阻值Rab是增大的。各個(gè)步進(jìn)盤置“O”示值時(shí)節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間阻值最小，這時(shí)節(jié)點(diǎn)A、B之間阻值為100 Ω，各個(gè)步進(jìn)盤置“10”示值時(shí)節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B之間阻值Rab最大，這時(shí)節(jié)點(diǎn)A、B之間阻值Rab為100.002 Ω，
[0017]比最小阻值大了十萬分之二，因此當(dāng)電壓測量儀器精度不高于萬分之二時(shí)，不管各個(gè)步進(jìn)盤置何示值時(shí)節(jié)點(diǎn)A、B之間阻值變化都可以忽略。
[0018]當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測量盤擲Ii1，第II測量盤擲112，第III測量盤擲％，第IV測量盤擲n4，第V測量盤擲n5，開關(guān)K擲向左邊，這時(shí)位于測量的兩個(gè)端鈕間電壓為:
[0019]Ux = 0.1 X IOn1+! X 0.1η2+0.1X0.1η3+0.01X0.1η4+0.001 X 0.1n5 (mv)
[0020]= rii+0.ln2+0.01n3+0.001n4+0.0OOln5 (mv)
[0021]飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En電動勢約為1.0186V，溫度每增加I°C，輸出電壓約減小40 μ V，從1018 Ω調(diào)定電阻R8,再加上20只0.05 Ω電阻構(gòu)成溫度補(bǔ)償盤W總阻是1019 Ω，電阻R2的阻值1019Ω的1/9，因 此流過電阻民的電流是9mA，流過1018Ω調(diào)定電阻&及溫度補(bǔ)償盤W的電流是1mA，1018 Ω調(diào)定電阻R8上電壓1.018V,溫度補(bǔ)償盤W每步進(jìn)補(bǔ)償電壓50 μ V,當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)K擲向右邊，可對外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0022]標(biāo)準(zhǔn)工作電 流是這樣確定的:外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池每年到省級計(jì)量部門鑒定，獲得一個(gè)室溫在20°C時(shí)準(zhǔn)確值，根據(jù)0.1度分辨率的飽和標(biāo)準(zhǔn)電池上溫度計(jì)顯示值，對照表格可知飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢，或者每升高1°C減去40μ V進(jìn)行估算，根據(jù)飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償盤上值與飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢值一致，將雙刀雙擲開關(guān)K擲向右邊，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rp1、可調(diào)電阻Rp2、可調(diào)電阻Rp3使檢流計(jì)G指零，這時(shí)工作電流就標(biāo)準(zhǔn)化了，為 IOmA0
[0023]電壓測量儀器工作電壓為3V，由于甲電池每節(jié)穩(wěn)定電動勢在1.4V~1.65V之間，為實(shí)現(xiàn)電源電壓在1.35V~1.65V均能把電壓測量儀器工作電流調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，取固定電阻Rtl = 60 Ω，可調(diào)電阻RPi = 21 X 3 Ω，可調(diào)電阻RP2為O~3.2 Ω，可調(diào)電阻Rp3為O~
0.15Ω，這樣用兩組甲電池串聯(lián)起來就可以作為外接3V工作電源，也可以用外接3V穩(wěn)壓電
源工作。
【權(quán)利要求】
1.一種電壓測量儀器，從電壓測量儀器外接3V工作電源E的正極端鈕經(jīng)過60Ω電阻R。，由21只3Ω電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻Rp1、調(diào)節(jié)范圍在O~3.2 Ω之間的可調(diào)電阻Rp2、調(diào)節(jié)范圍在O~0.15Ω之間的可調(diào)電阻Rp3，再經(jīng)過五個(gè)步進(jìn)盤回到電壓測量儀器外接3V工作電源E的負(fù)極端鈕組成電壓測量儀器工作回路；從外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En的正極端鈕經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K到1018Ω調(diào)定電阻R8，再經(jīng)過由20只0.05 Ω電阻構(gòu)成溫度補(bǔ)償盤W到外接飽和標(biāo)準(zhǔn)電池En的負(fù)極端鈕組成電壓測量儀器標(biāo)準(zhǔn)回路；用于連接被測量“Ux”的兩個(gè)端鈕，正極端鈕經(jīng)過五個(gè)測量盤后，再經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K到負(fù)極端鈕組成電壓測量儀器補(bǔ)償回路；其特征在于第一步進(jìn)盤有測量盤I，它有O、1、2、……23共24個(gè)檔位，上面有23只10 Ω電阻，除第O、第I觸點(diǎn)外，其余各檔觸點(diǎn)間連接10Ω電阻一只，第二步進(jìn)盤各由10只0.1 Ω電阻構(gòu)成的測量盤II與代換盤ΙI'組成，第三步進(jìn)盤的測量盤III，第四步進(jìn)盤的測量盤IV、第五步進(jìn)盤的測量盤V上的各個(gè)觸點(diǎn)與第二步進(jìn)盤中測量盤II上的對應(yīng)觸點(diǎn)連接，溫度補(bǔ)償盤W由20只0.05 Ω電阻構(gòu)成；可調(diào)電阻Rp3的低電位一端為電路節(jié)點(diǎn)D，節(jié)點(diǎn)D分成兩路，一路經(jīng)過760 Ω電阻R2連接第一個(gè)步進(jìn)盤的測量盤I上第23觸點(diǎn)，測量盤I上第I觸點(diǎn)經(jīng)過一只10 Ω電阻后與第二步進(jìn)盤中測量盤II的第O觸點(diǎn)連接點(diǎn)為電路節(jié)點(diǎn)A，測量盤I上第O觸點(diǎn)也與節(jié)點(diǎn)A連接；另一路經(jīng)過10 Ω電阻R1后連接電路節(jié)點(diǎn)A，測量盤V的金屬接觸環(huán)經(jīng)過1000ΚΩ電阻R3、測量盤IV的金屬接觸環(huán)經(jīng)100KΩ電阻R4、測量盤III的金屬接觸環(huán)經(jīng)過IOK Ω電阻R5都連接于電路節(jié)點(diǎn)B，代換盤ΙI'的第10觸點(diǎn)經(jīng)過999 Ω電阻R6與電路節(jié)點(diǎn)B連接，電路節(jié)點(diǎn)A經(jīng)過112.4986 Ω電阻R7連接電路節(jié)點(diǎn)B，節(jié)點(diǎn)B分成兩路:一路經(jīng)過1018Ω調(diào)定電阻R8再經(jīng)過溫度補(bǔ)償盤W的20只0.05 Ω電阻到電路節(jié)點(diǎn)C，另一路經(jīng)過113.2222 Ω電阻R9與電路節(jié)點(diǎn)C連接，節(jié)點(diǎn)C連接電壓測量儀器工作電源負(fù)極；用于連接被測量“Ux”的兩個(gè)測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環(huán)連接，負(fù)極端鈕經(jīng)過兩個(gè)常閉觸點(diǎn)之間接有檢流計(jì)G的雙刀雙擲開關(guān)K后與測量盤II的第10觸點(diǎn)連接。
【文檔編號】G01R19/00GK103777049SQ201110459580
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月30日
【發(fā)明者】孫笑聲, 雷高賢 申請人:孫笑聲