本發(fā)明涉及對直流電壓進(jìn)行測量的儀器。

背景技術(shù)：

電位差計為了解決接觸電阻的變差及熱電勢的影響，一般采用大電刷以增大接觸面積，并采用銀-銅復(fù)合材料，這就增大了開關(guān)也增大了儀器體積，增加了儀器成本，采用電流疊加的方法只能用于每個步進(jìn)的電阻都采用小電阻，一般都是0.01Ω，如果每個步進(jìn)電阻的阻值一大，電流的比值就會超差，由于步進(jìn)盤電阻的阻值小，它能測量的電壓相對也比較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計一種有六個步進(jìn)盤的電位差計，它克服接觸電阻的變差及熱電勢的影響，也不需要大的開關(guān)，這可以降低成本，減小儀器體積，而且可以測量到2V。

本發(fā)明的技術(shù)方案這樣采取：從工作電源E正極經(jīng)過調(diào)節(jié)范圍在0～100Ω之間的可調(diào)電阻R_P1、再經(jīng)過六個步進(jìn)盤，回到工作電源E負(fù)極，組成電位差計工作回路，其特征在于：第一步進(jìn)盤有0、1、2、……19共20個檔位的測量盤I，測量盤I上每兩個相鄰檔位觸點間焊接100Ω電阻一只，第二步進(jìn)盤由各有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤II與代換盤II′組成，測量盤及代換盤上每兩個相鄰檔位觸點間焊接10Ω電阻一只，測量盤II的金屬接觸環(huán)與代換盤II′的金屬接觸環(huán)通過2000Ω電阻R₁連接，第三步進(jìn)盤由各有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與代換盤III′組成，測量盤及代換盤上每兩個相鄰檔位觸點間焊接1Ω電阻一只，測量盤III的金屬接觸環(huán)與代換盤III′的金屬接觸環(huán)通過2220Ω電阻R₂連接，第四步進(jìn)盤由各有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤IV與代換盤IV′組成，測量盤及代換盤上每兩個相鄰檔位觸點間焊接1Ω電阻一只，測量盤IV的金屬接觸環(huán)與代換盤IV′的金屬接觸環(huán)通過96Ω電阻R₃連接，第五步進(jìn)盤由各有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤V與代換盤V′組成，測量盤及代換盤上每兩個相鄰檔位觸點間焊接1Ω電阻一只，測量盤V的金屬接觸環(huán)與代換盤V′的金屬接觸環(huán)通過920Ω電阻R₄連接，第六步進(jìn)盤由各有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤VI與代換盤VI′組成，測量盤及代換盤上每兩個相鄰檔位觸點間焊接0.1Ω電阻一只，測量盤VI的金屬接觸環(huán)與代換盤VI′的金屬接觸環(huán)通過909Ω電阻R₅連接，工作電源E正極經(jīng)過可調(diào)電阻R_P1到節(jié)點A后分成兩路：向上一路連接第三步進(jìn)盤上代換盤III′第10觸點，代換盤III′第0觸點連接第二步進(jìn)盤上代換盤II′第10觸點，代換盤II′第0觸點連接第一步進(jìn)盤上測量盤I的第19觸點，第一步進(jìn)盤上測量盤I的第0觸點連接第二步進(jìn)盤上測量盤II第10觸點，測量盤II第0觸點連接第三步進(jìn)盤上測量盤III第10觸點，測量盤III第0觸點連接節(jié)點B后與工作電源E負(fù)極連接；向下一路通過8490Ω電阻R₆連接調(diào)節(jié)范圍在0～10Ω之間可鎖定的可調(diào)電阻R_P2后，再經(jīng)過9171.75Ω電阻R₉連接第四步進(jìn)盤上代換盤IV′的第0觸點，代換盤IV′的第10觸點連接第五步進(jìn)盤上代換盤V′的第0觸點，代換盤V′的第10觸點連接第六步進(jìn)盤上代換盤VI′的第0觸點，第六步進(jìn)盤上測量盤VI的第10觸點連接第五步進(jìn)盤上測量盤V的第0觸點，測量盤V的第10觸點連接第四步進(jìn)盤上測量盤IV的第0觸點，測量盤IV的第10觸點經(jīng)過988.25Ω電阻R₈連接節(jié)點B，電位差計用于連接被測量的“U_X”兩個端鈕，正極端鈕連接測量盤I的金屬接觸環(huán)，負(fù)極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K后與測量盤VI第0觸點連接，電位差計內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)電池E_N負(fù)極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K連接100KΩ電阻R₇后連接可鎖定的可調(diào)電阻R_P2的滑動觸點，內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)電池E_N正極與節(jié)點A連接。

通過以上技術(shù)方案，與“U_X”的兩個測量端鈕連接的六個測量盤上的電阻，在步進(jìn)盤切換時，焊接在一起的電阻阻值是不會產(chǎn)生變化，步進(jìn)盤切換時開關(guān)接觸電阻變差在0.1～1mΩ之間，它只影響電流分配的比例，由于它串聯(lián)在大電阻中，如第二步進(jìn)盤的開關(guān)接觸電阻變差串聯(lián)在2000Ω電路中，因此對電流分流的影響可以忽略，步進(jìn)盤切換時開關(guān)的熱電勢由于在電路中成對出現(xiàn)，大小相同、方向相反，可以抵消，且六個步進(jìn)盤各個支路幾個μV的熱電勢都直接或間接與電源兩端連接，在以伏為單位的電壓降上，幾個μV的熱電勢對電流分流的影響也可以忽略，因此，采用技術(shù)方案，電位差計步進(jìn)盤切換時開關(guān)接觸電阻變差及熱電勢對“U_X”的兩個測量端鈕沒有影響。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理電路。

具體實施方式

實施例1，在圖1中，第一步進(jìn)盤測量盤I上的19×100Ω，表示測量盤I有19只阻值是100Ω的電阻串聯(lián)，步進(jìn)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，雙向箭頭表示金屬電刷；步進(jìn)盤轉(zhuǎn)動時，測量盤I增加的電阻等于代換盤I′減少的電阻，以保持電路中總阻不變；其他幾個步進(jìn)盤同理。

電位差計標(biāo)準(zhǔn)工作電流設(shè)計成3.12mA，節(jié)點A與節(jié)點B之間下方的電流設(shè)計成0.12mA，節(jié)點A與節(jié)點B之間上方的電流設(shè)計成3mA。

第二步進(jìn)盤兩把電刷間是2000Ω電阻R₁與電流流經(jīng)第二步進(jìn)盤與第一步進(jìn)盤的2000Ω電阻并聯(lián)，因此流過第一步進(jìn)盤與流過2000Ω電阻R₁的電流都是1mA，第二步進(jìn)盤兩把電刷間總電阻是1000Ω，第三步進(jìn)盤兩把電刷間電阻是流經(jīng)第三步進(jìn)盤、第二步進(jìn)盤、第一步進(jìn)盤1110Ω電阻與2220Ω電阻R₂并聯(lián)，2220Ω電阻是R₂ 1110Ω電阻兩倍，所以流經(jīng)2220Ω電阻是R₂的電流是流經(jīng)第二步進(jìn)盤、第一步進(jìn)盤電流和的一半，因此流經(jīng)電阻R₂的電流也是1mA。第三步進(jìn)盤兩把電刷間總電阻是740Ω，節(jié)點A與節(jié)點B之間上方電阻是750Ω，節(jié)點A與節(jié)點B之間下方電阻應(yīng)該是750Ω×3mA÷0.12mA＝18750Ω。

因為電阻R₄是920Ω，第五步進(jìn)盤兩把電刷間流過第六步進(jìn)盤，經(jīng)過909Ω電阻R₅的電阻也是920Ω，不計第六步進(jìn)盤疊加在第五步進(jìn)盤上電流，第五、第六步進(jìn)盤流過的電流都是0.01mA，第五步進(jìn)盤兩把電刷間電阻為460Ω，第四步進(jìn)盤兩把電刷間流過第五、第六步進(jìn)盤電阻為480Ω，96Ω電阻R₃的阻值是480Ω五分之一，則流過電阻R₃電流為0.1mA。

電路中第四、第五、第六步進(jìn)盤的電阻和是480Ω÷6+10Ω＝90Ω。

為滿足節(jié)點A與節(jié)點B之間下方的電流是0.12mA，必須使：

電阻R₈阻值+電阻R₉阻值+電阻R_P2阻值+電阻R₆阻值＝18750Ω-90Ω＝18660Ω

由于不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢是離散的，在1.0188V～1.0196V之間，標(biāo)準(zhǔn)化的工作電流流過電阻R₆為0.12mA，因此電阻R₆取8490Ω，外加0～10Ω可鎖定的可調(diào)電阻R_P2，可以覆蓋標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的變化范圍；再確定電阻R₈阻值：

當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測量盤置n₁，第II測量盤置n₂，第III測量盤置n₃，第IV測量盤置n₄，第V測量盤置n₅，第VI測量盤置n₆，開關(guān)K擲左邊，這時連接被測量的“U_X”兩個端鈕間電壓為：

U_X＝1×100n₁+1×110+10n₂+1×10+n₃-0.12×R₈-0.1×1(10-n₄)-0.01×1(10-n₅)-0.01×10-0.01×0.1(10-n₆)-0.01×20(mV)

U_X＝1×100n₁+10n₂+n₃+0.1n₄+0.01n₅+0.001n₆+110+10-0.12×R₈-1-0.1-0.1-0.01-0.20

0.12R₈＝118.59Ω R₈＝988.25Ω

電阻R₉阻值＝18660Ω-8500Ω-988.25Ω＝9171.75Ω

電位差計的標(biāo)準(zhǔn)工作電流是這樣獲得：把1V標(biāo)準(zhǔn)信號電壓按極性與電位差計“U_x”兩個測量端鈕連接，電位差計各步進(jìn)盤總示值與標(biāo)準(zhǔn)信號電壓值相同，雙刀雙擲開關(guān)K擲向左邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R_P1，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關(guān)K擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R_P2，使檢流計G指零，再重復(fù)一次后，把可調(diào)電阻R_P2鎖定，這時電位差計的工作電流就標(biāo)準(zhǔn)化，儀器使用時，先校對標(biāo)準(zhǔn)，要對讀數(shù)盤進(jìn)行讀數(shù)時，校對標(biāo)準(zhǔn)后再讀數(shù)。

電位差計工作電源采用YJ49型高穩(wěn)定度可調(diào)穩(wěn)壓電源，它分段連續(xù)可調(diào)，本電位差計總電阻約721Ω，在3.12mA電流下電壓約2.25V，要采用YJ49型高穩(wěn)定度可調(diào)穩(wěn)壓電源的1～3V那段電源調(diào)節(jié)供電，并通過調(diào)節(jié)范圍在0～100Ω的可調(diào)電阻R_P1把電位差計能夠精細(xì)調(diào)節(jié)于標(biāo)準(zhǔn)工作電流的3.12mA狀態(tài)。