專利名稱：有五個(gè)測(cè)量盤采用分流支路三量程電位差計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)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(cè)量盤有三個(gè)以上時(shí)，兩個(gè)測(cè)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(cè)量開關(guān)步進(jìn)切換時(shí)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(shì)與接觸可變熱電勢(shì)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(cè)量部分的步進(jìn)開關(guān)有五個(gè)時(shí)，測(cè)量開關(guān)步進(jìn)切換的接觸電阻及變差，開關(guān)熱電勢(shì)不影響測(cè)量結(jié)果，使儀器分辨率達(dá)0.1μv。在量程轉(zhuǎn)換時(shí)，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、RP2、RP3及用于降低電源電壓的固定電阻R0，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用調(diào)定電阻和溫度補(bǔ)償盤RP4以及五個(gè)測(cè)量步進(jìn)開關(guān)上的電阻網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在電位差計(jì)工作回路中，工作電流在標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)為1mA；其特征在于第一步盤由第I測(cè)量盤與第I’代換盤組成，提供0～20的示值，兩只盤上面電阻均為20×100Ω，第二步進(jìn)盤由“0”、“1”兩觸點(diǎn)間無電阻，1～10觸點(diǎn)有9×22Ω電阻的第II測(cè)量盤，10×22Ω的第II’代換盤及不接有電阻，0觸點(diǎn)獨(dú)立，其余觸點(diǎn)相連的第II”輔助盤組成，第三步進(jìn)盤由“9”、“10”兩觸點(diǎn)間無電阻，0～9觸點(diǎn)間是9×22Ω電阻的第III測(cè)量盤，10×22Ω的第III’代換盤及第10點(diǎn)獨(dú)立其余各點(diǎn)連接的第III”輔助盤組成，第四步進(jìn)盤由都是10×0.22Ω電阻的第IV測(cè)量盤與第IV’代換盤及阻值是10×0.11Ω的第IV”輔助盤組成，第五步進(jìn)盤由阻值是10×0.22Ω的第V測(cè)量盤、第V’代換盤及阻值是10×0.11Ω的第V”輔助盤組成，除第一步進(jìn)盤外，其余四個(gè)步進(jìn)盤的代換盤與測(cè)量盤的電刷互相連接；第I’代換盤電刷連在測(cè)量電路正極，第I’代換盤第20點(diǎn)連接647.79Ω電阻R1后連接第IV”輔助盤第10點(diǎn)，第IV”輔助盤0點(diǎn)連接第II”輔助盤0點(diǎn)；第IV”輔助盤電刷連接第II”輔助盤除0點(diǎn)外的觸點(diǎn)，第II”輔助盤電刷分成兩路，一路經(jīng)過217.8Ω電阻R2后與第IV”代換盤第10點(diǎn)連接，另一路連接第II’代換盤第10點(diǎn)，第II測(cè)量盤第1點(diǎn)經(jīng)過19.8Ω電阻R3后第IV測(cè)量盤第10點(diǎn)連接，第II測(cè)量盤0點(diǎn)和第IV測(cè)量盤0點(diǎn)都與211.11Ω電阻R4連接在一端，電阻R4另一端與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接；第I’代換盤0點(diǎn)連接27588.9Ω電阻R5后與第V”輔助盤0點(diǎn)連接，第V”輔助盤第10點(diǎn)連接第III”輔助盤第10點(diǎn)，第V”輔助盤電刷連接第III’輔助盤除第10觸點(diǎn)外其余各觸點(diǎn)，第III”輔助盤電刷分成兩支路，一路經(jīng)過217.8Ω電阻R6后連接第V’代換盤的0點(diǎn)，另一路連接第III’代換盤0點(diǎn)，第III測(cè)量盤第9點(diǎn)連接19.8Ω電阻R7后與第V測(cè)量盤0點(diǎn)連接，第III測(cè)量盤第10點(diǎn)與第V盤測(cè)量第10點(diǎn)均與第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開關(guān)K1-1的×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2430Ω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(cè)量電路的負(fù)極，四刀三擲開關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接第1測(cè)量盤電刷；30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接，電阻r3的另一端連接K1-1的×0.1量程觸點(diǎn)，K1-2的×0.1量程觸點(diǎn)通過270Ω電阻r4與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×0.1量程觸點(diǎn)與×1量程觸通過240.3Ω電阻r5連接，四刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個(gè)常閉觸點(diǎn)短接；測(cè)量盤兩個(gè)端鈕正極與第II測(cè)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(cè)量盤0點(diǎn)連接；通過以上技術(shù)方案，五個(gè)步進(jìn)盤用于測(cè)量部分的測(cè)量盤是用導(dǎo)線連接的，接觸電阻及變差，不在測(cè)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(gè)μV的熱電勢(shì)影響的是電源電壓，電源電壓是伏，熱電勢(shì)是多少μV，兩者相差10的6次方數(shù)量級(jí)，因此影響可以忽略，退一步講，即使接觸電阻變差及熱電勢(shì)大到不可忽略程度，可通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整RP3的阻值得到修正，零電勢(shì)可增大第V測(cè)量盤與第I測(cè)量盤之間引線電阻來修正，正因?yàn)槿绱?，降低了?duì)開關(guān)的要求，采用小型測(cè)量步進(jìn)開關(guān)后，整臺(tái)儀器外型尺寸減小許多，并且本儀器分辨率為0.1μV時(shí)，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(duì)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
在圖中，由“Ux”正極經(jīng)過各個(gè)測(cè)量盤，再經(jīng)過切換開關(guān)K2到“Ux”負(fù)極是測(cè)量回路，由電源正極經(jīng)過測(cè)量步進(jìn)開關(guān)到調(diào)定電阻RN及溫度補(bǔ)償盤RP4，然后到電阻R0，可調(diào)電阻RP3、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及溫度補(bǔ)償盤RP4，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極是標(biāo)準(zhǔn)回路。當(dāng)五只盤都擲“0”時(shí)，第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電阻等于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(dòng)，1/11在右邊流動(dòng)。當(dāng)?shù)诙P擲0點(diǎn)時(shí)，第二盤與第四盤并聯(lián)部份電阻相等，當(dāng)?shù)谒谋P擲不同示值時(shí)，電路阻值不變。當(dāng)?shù)诙P不擲在0時(shí)，第四盤擲不同示值，電路阻值在沒有第IV”輔助盤時(shí)阻值是變化的，第四盤每增加一個(gè)步進(jìn)，電路阻值會(huì)增大每個(gè)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(gè)步進(jìn)減小同樣阻值，當(dāng)?shù)诙竭M(jìn)盤擲0時(shí)，阻值最小，這時(shí)讓第IV”輔助盤電阻全部串入電路，使電路阻值不變，同理，右邊電路設(shè)置第III”輔助盤及第V”輔助盤是為了第三步進(jìn)盤及第五步進(jìn)盤開關(guān)切換到任何示值保持電路總阻不變，由于第一盤由阻值相同的測(cè)量盤及代換盤組成，所以五個(gè)盤無論擲何示值，電路總阻不變；
在×1量程時(shí)，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(shí)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r4后，以99倍于電阻r3的阻值與電阻r3并聯(lián)，使流過測(cè)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r5加電阻r2保持總阻值不變；電位差計(jì)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，左邊電流流過第II″輔助盤電刷后分成相等的兩個(gè)支路，當(dāng)?shù)诙P擲0點(diǎn)時(shí)，流過第II測(cè)量盤及第IV測(cè)量盤的兩個(gè)支路是分開的，當(dāng)?shù)贗I測(cè)量盤不擲0時(shí)，流過第II測(cè)量盤支路電流全部流過第IV測(cè)量盤電阻，第IV測(cè)量盤10只電阻加上電阻R3起到第II測(cè)量盤第1只電阻的作用，當(dāng)?shù)贗V測(cè)量盤擲n4時(shí)，n4～0電阻上的電流雖然就是左邊電流，但可以看成是兩個(gè)支路電流疊加而成，因此計(jì)算時(shí)可以以分開計(jì)算；同理，第一步進(jìn)盤兩把電刷間右邊電流在第五盤擲n5時(shí)，10～n5的電流看成二個(gè)支路電流疊加，計(jì)算時(shí)采取分開計(jì)算。取樣用調(diào)定電阻RN阻值是1018Ω，在工作電流標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，調(diào)定電阻上的壓降是1.018V，電位差計(jì)檢定在恒溫室中進(jìn)行，在20℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)是1.0186V，溫度偏離20℃時(shí)，每度可按-40μV進(jìn)行補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償盤RP4為20×0.05Ω，滿足0.02級(jí)電位差計(jì)每個(gè)步值補(bǔ)償50μV的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)電池EN上的溫度計(jì)最小分度是0.1℃，根據(jù)溫度值對(duì)溫度補(bǔ)償盤進(jìn)行調(diào)節(jié)后，開關(guān)K2指向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP1、RP2及PR3后，使檢流計(jì)G指零，這時(shí)電位差計(jì)工作電流已標(biāo)準(zhǔn)化，這時(shí)，第I測(cè)量盤擲n1，第I測(cè)量盤擲n1，第II測(cè)量盤擲n2，第III測(cè)量盤擲n3第IV測(cè)量盤擲n4、第V測(cè)量盤擲n5。
Ux＝5/11×22n2+5/11×0.22n4+10/11(200+11+0.11)+10/11×100n1-1/11×(20-n1)×100-1/22(10-n5)×0.22-1/22×(10-n3)×22(mv)＝10n2+0.4n4+2000/11+10+0.1+1000n1/11-2000/11+100n1/11-0.1+0.01n5-10+1n3(mv)＝100n1+10n2+1n3+0.1n4+0.01n5(mv)以上是×10量程五個(gè)測(cè)量盤示值，在×0.1量程時(shí)，五個(gè)測(cè)量盤示值表達(dá)為n1+0.1n2+0.01n3+0.001n4+0.0001n5(mv)。
電位差計(jì)工作電壓為4.5V，由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動(dòng)勢(shì)在1.4V～1.65V之間，為實(shí)現(xiàn)電源電壓在4.2V～4.95V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＝481Ω，可調(diào)電阻RP1＝20×37Ω，RP2為20×2Ω，RP3為20×0.11Ω。
四刀雙擲開關(guān)K1-4對(duì)×10、×1量程進(jìn)行輸入信號(hào)的衰減，在×0.1量程全部信號(hào)進(jìn)入放大器，在×1量程輸入信號(hào)為全部信號(hào)的(R10+R9)/(R8+R9+R10)，在×10量程時(shí)，輸入信號(hào)為全部信號(hào)的R10/(R8+R9+R10)放大器輸入端正反連接的二極管D1和D2用于輸入保護(hù)，兩塊集成放大器OPA128進(jìn)行差動(dòng)輸入差動(dòng)輸出，反饋電阻R11與R12要相等，這里取1MΩ，電阻R13取200Ω，放大后信號(hào)用電流表G顯示。
權(quán)利要求
一種有五個(gè)測(cè)量盤采用分流支路三量程電位差計(jì)，它有工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1、RP2、RP3及用于降低電源電壓的固定電阻R0，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用調(diào)定電阻和溫度補(bǔ)償盤RP4以及五個(gè)測(cè)量步進(jìn)開關(guān)上的電阻網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在電位差計(jì)工作回路中，工作電流在標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)為1mA；其特征在于第一步盤由第I測(cè)量盤與第I’代換盤組成，提供0～20的示值，兩只盤上面電阻均為20×100Ω，第二步進(jìn)盤由“0”、“1”兩觸點(diǎn)間無電阻，1～10觸點(diǎn)有9×22Ω電阻的第II測(cè)量盤，10×22Ω的第II’代換盤及不接有電阻，0觸點(diǎn)獨(dú)立，其余觸點(diǎn)相連的第II”輔助盤組成，第三步進(jìn)盤由“9”、“10”兩觸點(diǎn)間無電阻，0～9觸點(diǎn)間是9×22Ω電阻的第III測(cè)量盤，10×22Ω的第III’代換盤及第10點(diǎn)獨(dú)立其余各點(diǎn)連接的第III”輔助盤組成，第四步進(jìn)盤由都是10×0.22Ω電阻的第IV測(cè)量盤與第IV’代換盤及阻值是10×0.11Ω的第IV”輔助盤組成，第五步進(jìn)盤由阻值是10×0.22Ω的第V測(cè)量盤、第V’代換盤及阻值是10×0.11Ω的第V”輔助盤組成，除第一步進(jìn)盤外，其余四個(gè)步進(jìn)盤的代換盤與測(cè)量盤的電刷互相連接；第I’代換盤電刷連在測(cè)量電路正極，第I’代換盤第20點(diǎn)連接647.79Ω電阻R1后連接第IV”輔助盤第10點(diǎn)，第IV”輔助盤0點(diǎn)連接第II”輔助盤0點(diǎn)；第IV”輔助盤電刷連接第II”輔助盤除0點(diǎn)外的觸點(diǎn)，第II”輔助盤電刷分成兩路，一路經(jīng)過217.8Ω電阻R2后與第IV”代換盤第10點(diǎn)連接，另一路連接第II’代換盤第10點(diǎn)，第II測(cè)量盤第1點(diǎn)經(jīng)過19.8Ω電阻R3后第IV測(cè)量盤第10點(diǎn)連接，第II測(cè)量盤0點(diǎn)和第IV測(cè)量盤0點(diǎn)都與211.11Ω電阻R4連接在一端，電阻R4另一端與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接；第I’代換盤0點(diǎn)連接27588.9Ω電阻R5后與第V”輔助盤0點(diǎn)連接，第V”輔助盤第10點(diǎn)連接第III”輔助盤第10點(diǎn)，第V”輔助盤電刷連接第III’輔助盤除第10觸點(diǎn)外其余各觸點(diǎn)，第III”輔助盤電刷分成兩支路，一路經(jīng)過217.8Ω電阻R6后連接第V’代換盤的0點(diǎn)，另一路連接第III’代換盤0點(diǎn)，第III測(cè)量盤第9點(diǎn)連接19.8Ω電阻R7后與第V測(cè)量盤0點(diǎn)連接，第III測(cè)量盤第10點(diǎn)與第V盤測(cè)量第10點(diǎn)均與第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開關(guān)K1-1的×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2430Ω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(cè)量電路的負(fù)極，四刀三擲開關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接第1測(cè)量盤電刷；30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接，電阻r3的另一端連接K1-1的×0.1量程觸點(diǎn)，K1-2的×0.1量程觸點(diǎn)通過270Ω電阻r4與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×0.1量程觸點(diǎn)與×1量程觸通過240.3Ω電阻r5連接，四刀三擲開關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個(gè)常閉觸點(diǎn)短接；測(cè)量盤兩個(gè)端鈕正極與第II測(cè)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(cè)量盤0點(diǎn)連接。
全文摘要
一種用于直流電壓的有五個(gè)測(cè)量盤采用分流支路三量程電位差計(jì)，它用20×100Ω作第Ⅰ測(cè)量盤，用9×22Ω作第Ⅱ、第Ⅲ測(cè)量盤、用10×0.22Ω作第Ⅳ，第Ⅴ測(cè)量盤，兩個(gè)測(cè)量端鈕間所有測(cè)量盤上的電阻是用導(dǎo)線連接的，排除了測(cè)量開關(guān)在步進(jìn)切換時(shí)的接觸電阻變差、熱電勢(shì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，在分辨率為0.1μV時(shí)，也有很好的重復(fù)性，量程轉(zhuǎn)換用電阻采用的阻值是一位數(shù)或兩位數(shù)乘10的整數(shù)次冪，以利于電位差計(jì)量程比的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01R17/20GK1811467SQ200510062259
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者駱乃光 申請(qǐng)人:駱乃光