專利名稱：有四個測量盤采用分流支路二量程轉(zhuǎn)換的電位差計的制作方法
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(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(guān)步進切換時變差帶來影響，這就使儀器體積變大，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，當電位差計內(nèi)用于測量部分有四個步進盤時，測量開關(guān)步進切換的接觸電阻及變差，開關(guān)熱電勢不影響測量結(jié)果，在量程轉(zhuǎn)換時，量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(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，對標準時取樣用調(diào)定電阻RN及測量步進開關(guān)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2mA；其待征在于第一步進盤由各有20×5Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進盤由各有10×0..55Ω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9×1.1Ω的第III測量盤，有10×1.1Ω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10×0.11Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.055Ω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81.895Ω電阻連接第II′代換盤第10點，第II測量盤0點連接一只10.605Ω電阻后與第I測量盤0點連接；第I′代換盤0點連接一只1873.95Ω電阻后連接第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9.9Ω電阻后與第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20Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，另一端連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的左層×0.1量程觸點，右層的×0.1量程觸點與第I測量盤電刷都與雙刀雙擲開關(guān)K1的左層×1量程觸點連接，162Ω電阻r2一端連接K1右層的×0.1量程觸點，另一端連接K1的右層×1量程觸點，該觸點連接在電位差計測量部份負極，雙刀雙擲開關(guān)K1-1與K1-2的兩個常閉觸點短接。測量盤兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負極通過檢流計切換開關(guān)K2與第III測量盤0點連接。
通過以上技術(shù)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，排除了干擾因素使儀器數(shù)據(jù)得到很好的重復性。由于量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)乘10的整數(shù)次冪，可用標準電阻對量程轉(zhuǎn)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(guān)K2到“Ux”負極是測量回路，由電源正極經(jīng)過測量步進開關(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，回到電源負極是工作回路，從標準電池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198Ω，右邊電阻等于1980Ω，第一步進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?shù)谌P擲第10點時，第四盤與第三盤并聯(lián)部份電阻相等，當?shù)谒谋P擲不同示值時，電路阻值不變。當?shù)谌P不擲在第10點時，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，電路阻值會減少每個步進電阻一半的阻值，為了保持電路總阻不變，在第IV″輔助盤中每個步進增加同樣阻值，當?shù)谌竭M盤擲第10點時阻值最小，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×0.1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×1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。
基本量程電位差計標準工作電流為2mA，第一步進盤兩把電刷間左邊電流20/11mA，右邊電流為2/11mA，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(guān)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(guān)K2擲向右邊，取樣用調(diào)定電阻RN的阻值是509Ω，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(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)RP2使檢流計指零，又將開關(guān)K2擲向右邊調(diào)節(jié)RP3使檢流計指零，當開關(guān)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(guān)K2擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為Ux＝20/11×0.55n2+20/11×(10+0.55+0.055)+20/11×5n1-2/11×(20-n1)×5-2/22×(10-n4)×0.11-2/22×(10-n3)×1.1(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×1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n1++0.1n2+0.01n3+0.001n4(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＝9Ω，可調(diào)電阻RP1＝20×5.6Ω，RP2為0～6.2Ω。
放大器輸入端正反連接的二極管D1及D2用于輸入保護，兩塊集成放大器OPA128進行差動輸入差動輸出，反饋電阻R1與R2要相等，這里取1MΩ，電阻R3取200Ω，放大后信號用電流表G顯示，電阻R用于標準回路限流，電阻R4兩端電壓作放大器信號電壓。
權(quán)利要求
一種有四個測量盤采用分流支路二量程轉(zhuǎn)換的電位差計，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(guān)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2mA；其待征在于第一步進盤由各有20×5Ω的第I測量盤與第I′代換盤組成，第二步進盤由各有10×0..55Ω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9×1.1Ω的第III測量盤，有10×1.1Ω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10×0.11Ω電阻組成的第IV測量盤和第IV′代換盤及有10×0.055Ω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81.895Ω電阻連接第II′代換盤第10點，第II測量盤0點連接一只10.605Ω電阻后與第I測量盤0點連接；第I′代換盤0點連接一只1873.95Ω電阻后連接第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9.9Ω電阻后與第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20Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計測量部份正極，另一端連接雙刀雙擲量程轉(zhuǎn)換開關(guān)K1的左層×0.1量程觸點，右層的×0.1量程觸點與第I測量盤電刷都與雙刀雙擲開關(guān)K1的左層×1量程觸點連接，162Ω電阻r2一端連接K1右層的×0.1量程觸點，另一端連接K1的右層×1量程觸點，該觸點連接在電位差計測量部份負極，雙刀雙擲開關(guān)K1-1與K1-2的兩個常閉觸點短接。測量盤兩個端鈕正極與第II測量盤第10點連接，負極通過檢流計切換開關(guān)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二量程轉(zhuǎn)換的電位差計，有2個量程，它有20×5Ω、10×0.55Ω、9×1.1Ω、10×0.11Ω，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(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1μV時也有很好的重復性，量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)乘10的整數(shù)次冪。
文檔編號G01R17/00GK1793960SQ20051006226
公開日2006年6月28日 申請日期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 申請人:駱乃光