0.1μV分辨率的電壓測(cè)量?jī)x的制作方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測(cè)量的有0.1μV分辨率的電壓測(cè)量?jī)x，它的第一步進(jìn)盤由23只1Ω電阻構(gòu)成測(cè)量盤，第二步進(jìn)盤各由10只0.1Ω電阻構(gòu)成的測(cè)量盤與代換盤組成，第三步進(jìn)盤也是各由10只0.1Ω電阻構(gòu)成的測(cè)量盤與代換盤組成，第四、五步進(jìn)盤的各個(gè)觸點(diǎn)與第三步進(jìn)盤中測(cè)量盤上的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)連接，使第四、五步進(jìn)盤步進(jìn)盤都不需電阻，電壓測(cè)量?jī)x有二個(gè)量程，最小分辨率為0.1μV，第二步進(jìn)盤采用特殊接線，使電壓測(cè)量?jī)x內(nèi)部引線電阻上電壓降幾乎為零，電壓測(cè)量?jī)x測(cè)量時(shí)能夠忽略零電勢(shì)及熱電勢(shì)影響。
【專利說明】0.1 μ V分辨率的電壓測(cè)量?jī)x
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)直流電壓進(jìn)行測(cè)量的儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前對(duì)于有五步進(jìn)個(gè)盤的電壓測(cè)量?jī)x，轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)開關(guān)時(shí)，為了保持電路阻值不變，它的五個(gè)步進(jìn)盤都由測(cè)量盤及代換盤組成，有些電壓測(cè)量?jī)x的步進(jìn)個(gè)盤還用上了輔助盤，由于有了輔助盤，增加了步進(jìn)盤的開關(guān)層數(shù)，從而增大了儀器的體積，也使開關(guān)及儀器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，特別是儀器檢定過程中如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)盤測(cè)量數(shù)據(jù)超差，要修正步進(jìn)盤的開關(guān)內(nèi)層電阻是非常麻煩的。申請(qǐng)?zhí)?00810121910.X公開了有五個(gè)步進(jìn)盤的電壓測(cè)量?jī)x解決不采用輔助盤的新方法，它的五個(gè)步進(jìn)盤都由測(cè)量盤及代換盤組成，不含輔助盤，每個(gè)測(cè)量盤及代換盤上都有電阻，它的五個(gè)步進(jìn)盤上的測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)量?jī)x，它不采用橋式線路，這樣誤差可以獨(dú)立，且后兩個(gè)步進(jìn)盤只有測(cè)量盤，測(cè)量盤上沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器體積。并采用兩個(gè)量程，使分辨率達(dá)0.1 μ V。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案這樣采取:從電壓測(cè)量?jī)x3V工作電源正極經(jīng)過40Ω電阻R。、由21只2.5 Ω電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻Rp1、調(diào)節(jié)范圍在O~2.7 Ω之間的可調(diào)電阻Rp2、調(diào)節(jié)范圍在O~0.15 Ω之間的可調(diào)電阻Rp3，再經(jīng)過五個(gè)步進(jìn)盤回到工作電源的負(fù)極組成電壓測(cè)量?jī)x工作回路；標(biāo)準(zhǔn)電池En正極經(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)K2到92.6 Ω調(diào)定電阻Rn和調(diào)節(jié)范圍在O~0.2 Ω之間可鎖定滑動(dòng)觸點(diǎn)的可調(diào)電阻Rp4，再經(jīng)過150ΚΩ電阻R3到標(biāo)準(zhǔn)電池En負(fù)極組成電壓測(cè)量?jī)x標(biāo)準(zhǔn)回路；用于連接被測(cè)量“Ux”的兩個(gè)端鈕，正極端鈕經(jīng)過五個(gè)測(cè)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)1(2到負(fù)極端鈕組成電壓測(cè)量?jī)x補(bǔ)償回路；其特征在于第一步進(jìn)盤有測(cè)量盤I，它有O、1、
2、……23共24個(gè)檔位，除第O、第I觸點(diǎn)外，其余各檔觸點(diǎn)間連接I Ω電阻一只，第二步進(jìn)盤都由有0、1、2、……10共11個(gè)檔位測(cè)量盤II與代換盤ΙI組成，測(cè)量盤II除第O、第I觸點(diǎn)外，測(cè)量盤II與代換盤ΙI各檔觸點(diǎn)間連接0.1 Ω電阻一只，第三步進(jìn)盤各由10只
0.1Ω電阻構(gòu)成的測(cè)量盤III與代換盤III'組成，第四步進(jìn)盤的測(cè)量盤IV、第五步進(jìn)盤的測(cè)量盤V上的各個(gè)觸點(diǎn)與第三步進(jìn)盤中測(cè)量盤上的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)連接，可調(diào)電阻Rp3的低電位一端為電路節(jié)點(diǎn)C，電流經(jīng)過節(jié)點(diǎn)C后分成兩路:一路連接第二步進(jìn)盤中代換盤ΙI的金屬接觸環(huán)，代換盤Ir第10觸點(diǎn)連接測(cè)量盤I的第23觸點(diǎn)，測(cè)量盤I的第I觸點(diǎn)經(jīng)過一只I Ω電阻后連接測(cè)量盤II的金屬接觸環(huán)，測(cè)量盤I的第O觸點(diǎn)連接測(cè)量盤II的第10觸點(diǎn)，測(cè)量盤II的第O觸點(diǎn)與測(cè)量盤III的第O觸點(diǎn)連接點(diǎn)為電路節(jié)點(diǎn)A，測(cè)量盤II的第I觸點(diǎn)經(jīng)過一只0.1 Ω電阻后連接電路節(jié)點(diǎn)A，第五步進(jìn)盤的測(cè)量盤V的金屬接觸環(huán)經(jīng)過100ΚΩ電阻R4、測(cè)量盤IV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ΙΙI'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112.486 Ω電阻R3連接電路節(jié)點(diǎn)B ;另一路經(jīng)過124 Ω電阻R1與1116 Ω電阻R2的一端與單刀雙擲開關(guān)K1的Χ0.1量程觸點(diǎn)連接，1116 Ω電阻R2的另一端與節(jié)點(diǎn)B連接單刀雙擲開關(guān)K1的X I量程觸點(diǎn)；單刀雙擲開關(guān)K1的常閉觸點(diǎn)經(jīng)過92.6Ω調(diào)定電阻&和可調(diào)電阻化4后與電壓測(cè)量?jī)x工作電源的負(fù)極連接；用于連接被測(cè)量“Ux”的兩個(gè)測(cè)量端鈕，正極端鈕與測(cè)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)K2后與測(cè)量盤III的第10觸點(diǎn)連接。
[0005]通過以上技術(shù)方案，第一步進(jìn)盤不用代換盤，第四、第五步進(jìn)盤都沒有代換盤，且第四、第五步進(jìn)盤的測(cè)量盤上都沒有電阻，五個(gè)步進(jìn)盤誤差獨(dú)立，后兩盤相同步進(jìn)帶來的誤差一致，這給調(diào)試與維修帶來方便；也使電壓測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積縮小，從而降低了生產(chǎn)成本；當(dāng)電壓測(cè)量?jī)x五個(gè)測(cè)量盤置“O”時(shí)，電壓測(cè)量?jī)x的內(nèi)部線路總電勢(shì)是A點(diǎn)電位，一點(diǎn)電位為“0”，所以本電壓測(cè)量?jī)x的零電勢(shì)很小。
【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，第二步進(jìn)盤中測(cè)量盤II與代換盤ΙI'上10X0.1Ω的電阻，表示測(cè)量盤II與代換盤Ir各由10只0.1 Ω的電阻組成，同理測(cè)量盤I上23X I Ω，的表示測(cè)量盤I由23只I Ω電阻組成，可調(diào)電阻Rpi上21 X 2.5 Ω的表示可調(diào)電阻Rpi由21只2.5 Ω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)盤中測(cè)量盤II與代換盤11'每個(gè)步進(jìn)的電阻值相同，都是
0.1 Ω，測(cè)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，所以電路中總阻不變；第三步進(jìn)盤用測(cè)量盤III與代換盤Iir來保持電路總阻不變?cè)硗诙竭M(jìn)盤。
[0010]電壓測(cè)量?jī)x工作電流標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)設(shè)計(jì)成11mA，在X I量程時(shí)，從節(jié)點(diǎn)C經(jīng)過五個(gè)步進(jìn)盤到節(jié)點(diǎn)B阻值是124 Ω，從節(jié)點(diǎn)C經(jīng)過電阻R2節(jié)點(diǎn)B阻值是1240 Ω，所以IOmA工作電流流經(jīng)五個(gè)步進(jìn)盤，ImA工作電流流經(jīng)電阻R1、電阻R2 ;在X0.1量程時(shí)，從節(jié)點(diǎn)C經(jīng)過五個(gè)步進(jìn)盤到節(jié)點(diǎn)B阻值是124 Ω，串聯(lián)1116 Ω電阻R2后的阻值是1240 Ω，所以ImA工作電流流經(jīng)五個(gè)步進(jìn)盤，IOmA工作電流流經(jīng)電阻R1 ；
[0011]在Xl量程時(shí)，電壓測(cè)量?jī)xIOmA工作電流經(jīng)過第一、第二步進(jìn)盤到節(jié)點(diǎn)A后分成四路:一路經(jīng)過測(cè)量盤IV，一路經(jīng)過測(cè)量盤V，另一路經(jīng)過第三步進(jìn)盤，再一路經(jīng)過112.486 Ω電阻R3,四路電流匯合于節(jié)點(diǎn)B。除經(jīng)過電阻R3支路外，節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間各支路電阻比:測(cè)量盤V:測(cè)量盤IV:第三步進(jìn)盤=100: 10: 1，所以，除流過電阻R3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(cè)量盤V:測(cè)量盤IV:第三步進(jìn)盤=I: 10: 100，除電阻R3支路外，節(jié)點(diǎn)A、節(jié)點(diǎn)B之間電阻是100ΚΩ/111，讓流過測(cè)量盤V、測(cè)量盤IV與第三步進(jìn)盤的總電流是1.11mA，流過電阻R3的電流為8.89mA，則8.89mAXR3 =IOOK Ω/111 X 1.11mA，電阻R3 = 112.486 Ω。電壓測(cè)量?jī)xIOmA工作電流經(jīng)過電阻R3分流，使得流過測(cè)量盤V電流為0.01mA，測(cè)量盤IV電流為0.1mA，第三步進(jìn)盤電流為ImA ;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，則
【權(quán)利要求】
1.一種0.1 μ V分辨率的電壓測(cè)量?jī)x，從電壓測(cè)量?jī)x3V工作電源正極經(jīng)過40 Ω電阻R。、由21只2.5 Ω電阻構(gòu)成的可調(diào)電阻Rp1、調(diào)節(jié)范圍在O~2.7 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)盤回到工作電源的負(fù)極組成電壓測(cè)量?jī)x工作回路；標(biāo)準(zhǔn)電池En正極經(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)K2到.92.6 Ω調(diào)定電阻Rn和調(diào)節(jié)范圍在O~0.2 Ω之間可鎖定滑動(dòng)觸點(diǎn)的可調(diào)電阻Rp4，再經(jīng)過150ΚΩ電阻R3到標(biāo)準(zhǔn)電池En負(fù)極組成電壓測(cè)量?jī)x標(biāo)準(zhǔn)回路；用于連接被測(cè)量“Ux”的兩個(gè)端鈕，正極端鈕經(jīng)過五個(gè)測(cè)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)1(2到負(fù)極端鈕組成電壓測(cè)量?jī)x補(bǔ)償回路；其特征在于第一步進(jìn)盤有測(cè)量盤I，它有O、1、.2、……23共24個(gè)檔位，除第O、第I觸點(diǎn)外，其余各檔觸點(diǎn)間連接I Ω電阻一只，第二步進(jìn)盤都由有0、1、2、……10共11個(gè)檔位測(cè)量盤II與代換盤ΙI'組成，測(cè)量盤II除第O、第1觸點(diǎn)外，測(cè)量盤II與代換盤ΙI'各檔觸點(diǎn)間連接0.1 Ω電阻一只，第三步進(jìn)盤各由10只.0.1Ω電阻構(gòu)成的測(cè)量盤III與代換盤III'組成，第四步進(jìn)盤的測(cè)量盤IV、第五步進(jìn)盤的測(cè)量盤V上的各個(gè)觸點(diǎn)與第三步進(jìn)盤中測(cè)量盤上的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)連接，可調(diào)電阻Rp3的低電位一端為電路節(jié)點(diǎn)C，電流經(jīng)過節(jié)點(diǎn)C后分成兩路:一路連接第二步進(jìn)盤中代換盤ΙI'的金屬接觸環(huán)，代換盤Ir第10觸點(diǎn)連接測(cè)量盤I的第23觸點(diǎn)，測(cè)量盤I的第I觸點(diǎn)經(jīng)過一只I Ω電阻后連接測(cè)量盤II的金屬接觸環(huán)，測(cè)量盤I的第O觸點(diǎn)連接測(cè)量盤II的第10觸點(diǎn)，測(cè)量盤II的第O觸點(diǎn)與測(cè)量盤III的第O觸點(diǎn)連接點(diǎn)為電路節(jié)點(diǎn)A，測(cè)量盤II的第I觸點(diǎn)經(jīng)過一只0.1 Ω電阻后連接電路節(jié)點(diǎn)A，第五步進(jìn)盤的測(cè)量盤V的金屬接觸環(huán)經(jīng)過100ΚΩ電阻R4、測(cè)量盤IV 的金屬接觸環(huán)經(jīng)過IOKΩ電阻R5都連接于電路節(jié)點(diǎn)B，代換盤ΙΙI'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112.486 Ω電阻R3連接電路節(jié)點(diǎn)B ;另一路經(jīng)過124 Ω電阻R1與1116 Ω電阻R2的一端與單刀雙擲開關(guān)K1的X0.1量程觸點(diǎn)連接，1116 Ω電阻R2的另一端與節(jié)點(diǎn)B連接單刀雙擲開關(guān)K1的X I量程觸點(diǎn)；單刀雙擲開關(guān)K1的常閉觸點(diǎn)經(jīng)過92.6Ω調(diào)定電阻&和可調(diào)電阻化4后與電壓測(cè)量?jī)x工作電源的負(fù)極連接；用于連接被測(cè)量“Ux”的兩個(gè)測(cè)量端鈕，正極端鈕與測(cè)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)K2后與測(cè)量盤III的第10觸點(diǎn)連接。
【文檔編號(hào)】G01R17/20GK103760398SQ201110459642
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)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 申請(qǐng)人:孫笑聲