專利名稱：三量程直流電位差計(jì)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(jì)，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(diǎn)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(jì)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(jì)內(nèi)用于測量部分有三個步進(jìn)盤與一個滑線盤時，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(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，其工作電流等于1.25mA；其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×8Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×0.88Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進(jìn)盤由9點(diǎn)與10點(diǎn)之間無電阻，這二個觸點(diǎn)斷開，其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×1.76Ω的第III測量盤，有10×1.76Ω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10×0.176Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.088Ω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(diǎn)通過12.232Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點(diǎn)，第II測量盤0點(diǎn)連接一只16.968Ω電阻R2后與第I測量盤0點(diǎn)連接；第I′代換盤0點(diǎn)連接一只1810.32Ω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15.84Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點(diǎn)連接，第III測量盤第10點(diǎn)直接與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第III測量盤第9點(diǎn)連接第IV測量盤0點(diǎn)，第IV測量盤第10點(diǎn)與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與20Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測量部份正極，電阻r1的另一端連接三刀三擲開關(guān)K1-1的×1量程及×0.1量程觸點(diǎn)，K1-2的×1量程觸點(diǎn)與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×1量程觸點(diǎn)通過162Ω電阻r2與K1-3的×10量程觸點(diǎn)連接，該觸點(diǎn)連接在電位差計(jì)測量電路的負(fù)極，三刀三擲開關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接第I測量盤電刷及1800Ω電阻r3，電阻r3的另一端連接K1-2的×0.1量程觸點(diǎn)，K1-3的×0.1量程觸點(diǎn)與×10量程觸通過160.2Ω電阻r4連接，三刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點(diǎn)短接；測量端兩個端鈕正極與第II測量盤第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過檢流計(jì)切換開關(guān)K2與第III測量盤0點(diǎn)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(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，零電勢可以通過調(diào)整增大第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(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198Ω，右邊電阻等于1980Ω，第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻為180Ω，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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)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r3后，以99倍于電阻r1的阻值與電阻r1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(jì)電路中串聯(lián)進(jìn)電阻r4保持總阻值不變。
基本量程電位差計(jì)標(biāo)準(zhǔn)工作電流為1.25mA，第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電流1.5/11mA，右邊電流為1.25/11mA，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(diǎn)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(diǎn)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(jì)算時可以以分開計(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(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124Ω，串聯(lián)了0～1Ω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，說明電位差計(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的電動勢已經(jīng)相等，這時將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＝12.5/11×0.88n2+12.5/11×(16+0.88+0.088)+12.5/11×8n1-1.25/11×(20-n1)×8-1.25/22×(10-n4)×0.176-1.25/22×(10-n3)×1.76＝n2+200/11+1+0.1+100n1/11-200/11+10n1/11-0.1+0.01n4-1+0.1n3(mv)＝10n1+n2+0.1n3+0.01n4(mv)以上是×10量程時，四個測量盤示值，在×0.1量程時，四個測量盤示值表達(dá)為0.1n1++0.01n2+0.001n3+0.0001n4(mv)。
電位差計(jì)工作電壓為1.5V，由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動勢在1.4V～1.65V之間，為實(shí)現(xiàn)電源電壓在1.4V～1.65V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＝124Ω，可調(diào)電阻RP1＝20×10Ω，RP2為0～11Ω。
權(quán)利要求
一種三量程直流電位差計(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(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，其工作電流等于1.25mA；其待征在于第一步進(jìn)盤由各有20×8Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由各有10×0.88Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進(jìn)盤由9點(diǎn)與10點(diǎn)之間無電阻，這二個觸點(diǎn)斷開，其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×1.76Ω的第III測量盤，有10×1.76Ω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10×0.176Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.088Ω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(diǎn)通過12.232Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點(diǎn)，第II測量盤0點(diǎn)連接一只16.968Ω電阻R2后與第I測量盤0點(diǎn)連接；第I′代換盤0點(diǎn)連接一只1810.32Ω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15.84Ω電阻R4后與第IV′代換盤0點(diǎn)連接，第III測量盤第10點(diǎn)直接與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第III測量盤第9點(diǎn)連接第IV測量盤0點(diǎn)，第IV測量盤第10點(diǎn)與第I測量盤第20點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與20Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測量部份正極，電阻r1的另一端連接三刀三擲開關(guān)K1-1的×1量程及×0.1量程觸點(diǎn)，K1-2的×1量程觸點(diǎn)與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×1量程觸點(diǎn)通過162Ω電阻r2與K1-3的×10量程觸點(diǎn)連接，該觸點(diǎn)連接在電位差計(jì)測量電路的負(fù)極，三刀三擲開關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接第I測量盤電刷及1800Ω電阻r3，電阻r3的另一端連接K1-2的×0.1量程觸點(diǎn)，K1-3的×0.1量程觸點(diǎn)與×10量程觸通過160.2Ω電阻r4連接，三刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個常閉觸點(diǎn)短接；測量端兩個端鈕正極與第II測量盤第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過檢流計(jì)切換開關(guān)K2與第III測量盤0點(diǎn)連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量的三量程直流電位差計(jì)，有3個量程，它有20×8Ω、10×0.88Ω、9×1.76Ω、10×0.176Ω，四個測量盤組成，所有測量用電阻直接用導(dǎo)線連接，將測量步進(jìn)開關(guān)的接觸電阻及變差排除在測量結(jié)果之外，最小分辨率為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G01R17/20GK1808141SQ20051006222
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者駱乃光 申請人:駱乃光