專利名稱：有四個測量盤采用分流支路的三量程轉換的直流電位差計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量直流電壓的儀器。
背景技術：
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接觸電阻及變差，因此，即使工作電流小到0.1mA，開關的電刷及觸點不僅采用銀銅復合材料，接觸面積也做得挺大，來減小測量開關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，測量開關步進切換的接觸電阻及變差，開關熱電勢不影響測量結果，使儀器分辨率達0.1μv。在量程轉換時，量程轉換用電阻是一位數(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2.5mA；其待征在于第一步進盤由各有20×4Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進盤由各有10×0.44Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進盤由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9×0.88Ω的第III測量盤，有10×0.88Ω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，第四步進盤由同為10×0.088Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.044Ω電阻的第IV″輔助盤組成，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6.116Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點，第II測量盤0點連接一只8.484Ω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905.16Ω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7.92Ω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10Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，電阻r1的另一端連接三刀三擲開關K1-1的×1量程及×0.1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81Ω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，三刀三擲開關K1-1的×10量程觸點連接第I測量盤電刷及900Ω電阻r3，電阻r3的另一端連接K1-2的×0.1量程觸點，K1-3的×0.1量程觸點與×10量程觸通過80.1Ω電阻r4連接，三刀三擲開關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K2與第III測量盤0點連接。
通過以上技術方案，四個步進盤用于測量部分的測量盤是用導線連接的，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，能得到很好的重復性。由于量程轉換用電阻是一位數(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K2到“Ux”負極是測量回路，由電源正極經(jīng)過測量步進開關到調(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99Ω，右邊電阻等于990Ω，第一步進盤兩把電刷間總阻為90Ω，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。由于第一盤及第二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，通過在電位差計電路中串聯(lián)進電阻r4保持總阻值不變。
基本量程電位差計標準工作電流為2.5mA，第一步進盤兩把電刷間左邊電流25/11mA，右邊電流為2.5/11mA，右邊電流流過第III″輔助盤電刷后分成相等的兩個支路，當?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?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?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；標準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K2擲向右邊，取樣用調(diào)定電阻RN的阻值是407Ω，串聯(lián)了0～1Ω可調(diào)電阻RP3，調(diào)節(jié)RP3，使檢流計再次指零，再將開關K2擲向左邊，調(diào)節(jié)RP2使檢流計指零，又將開關K2擲向右邊調(diào)節(jié)RP3使檢流計指零，當開關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K2擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為Ux＝25/11×0.44n2+25/11×(8+0.44+0.044)+25/11×4n1-2.5/11×(20-n1)×42.5/22×(10-n4)×0.88-2.5/22×(10-n3)×0.88(mv)＝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為0.1n1++0.01n2+0.001n3+0.0001n4(mv)。
電位差計工作電壓為1.5V，由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動勢在1.4V～1.65V之間，為實現(xiàn)電源電壓在1.4V～1.65V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＝62Ω，可調(diào)電阻RP1＝20×5Ω，RP2為0～5.1Ω。
權利要求
一種有四個測量盤采用分流支路的三量程轉換的直流電位差計，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2.5mA；其待征在于第一步進盤由各有20×4Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進盤由各有10×0.44Ω的第II測量盤與第II′代換盤組成，第三步進盤由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9×0.88Ω的第III測量盤，有10×0.88Ω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，第四步進盤由同為10×0.088Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.044Ω電阻的第IV″輔助盤組成，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6.116Ω電阻R1連接第II′代換盤第10點，第II測量盤0點連接一只8.484Ω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905.16Ω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7.92Ω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10Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，電阻r1的另一端連接三刀三擲開關K1-1的×1量程及×0.1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81Ω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，三刀三擲開關K1-1的×10量程觸點連接第I測量盤電刷及900Ω電阻r3，電阻r3的另一端連接K1-2的×0.1量程觸點，K1-3的×0.1量程觸點與×10量程觸通過80.1Ω電阻r4連接，三刀三擲開關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K2與第III測量盤0點連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測量的有四個測量盤采用分流支路的三量程轉換的直流電位差計，有3個量程，它有20×4Ω、10×0.44Ω、9×0.88Ω、10×0.088Ω，四個測量盤組成，所有測量用電阻直接用導線連接，將測量步進開關的接觸電阻及變差排除在測量結果之外，最小分辨率為0.1μV時也有很好的重復性，量程轉換用電阻是一位數(shù)或二位數(shù)乘10的整數(shù)次冪。
文檔編號G01R17/00GK1808142SQ20051006222
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權日2005年12月27日
發(fā)明者駱乃光 申請人:駱乃光