本發(fā)明涉及計量科學技術(shù)領域，尤其是涉及電壓校準裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)電學計量領域內(nèi)的高精度校準器和數(shù)字多用表都以直流電壓檔為基本檔位，其它檔位(包括直流電流、交流電壓、交流電流和電阻)都是通過直流電壓為參考進行量值溯源的。因此，如何提高直流電壓的計量水平成為提高各級計量技術(shù)機構(gòu)電學計量技術(shù)水平最基本任務。

目前，常見的校準裝置和校準過程都較為復雜，電壓測量范圍較小，對直流標準電壓源精度要求較高，同時，開關(guān)存在泄漏的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供電壓校準裝置和系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、校準過程易實現(xiàn)、電壓測量范圍較大，且不要求直流標準電壓源精度，在能夠解決開關(guān)泄漏問題的基礎上，較準確地對電壓進行校準。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了電壓校準裝置，包括：第一直流標準電壓源、轉(zhuǎn)換開關(guān)和分壓箱，其中，所述分壓箱包括零位端子和比率端子模塊；

所述第一直流標準電壓源，與所述轉(zhuǎn)換開關(guān)相連接，用于提供穩(wěn)定的第一電壓值；

所述轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別與所述零位端子和所述比率端子模塊相連接，用于切換所述比率端子模塊中的比率端子，根據(jù)所述第一電壓值計算所述比率端子與所述零位端子之間的第二電壓值，并將所述第二電壓值從所述比率端子和所述零位端子輸出。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述第一直流標準電壓源的輸出高端和所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入高端相連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出高端與所述比率端子模塊相連接，所述比率端子模塊與所述零位端子相連接，所述零位端子與所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入低端相連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出低端與所述第一直流標準電壓源的輸入低端相連接。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述比率端子模塊包括不同比率的所述比率端子，所述比率端子按照所述比率的大小依次相連接，其中，所述比率包括1000：1、900：1、800：1、700：1、600：1、500：1、400：1、300：1、200：1、100：1、90：1、80：1、70：1、60：1、50：1、40：1、30：1、20：1、10：1。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述分壓箱還用于將所述第一電壓值根據(jù)所述比率端子對應的比率進行分壓，從而得到所述第二電壓值。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述分壓箱還包括分壓模塊和屏蔽模塊，每個所述比率端子和所述零位端子均包括驅(qū)動端、屏蔽端和感應端；

相鄰所述比率端子的所述驅(qū)動端通過所述分壓模塊相連接，相鄰所述比率端子的所述屏蔽端通過屏蔽模塊相連接，所述零位端子與所述比率端子模塊中所述比率較小的所述比率端子相連接。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述切換的所述比率端子和所述零位端子，還用于在所述裝置工作的情況下，分別將所述驅(qū)動端與所述屏蔽端進行短接。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出高端與所述切換的所述比率端子的所述驅(qū)動端相連接，所述比率端子的所述驅(qū)動端與所述零位端子的驅(qū)動端相連接，所述零位端子的所述驅(qū)動端與所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸入低端相連接。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，所述裝置還用于分別將所述切換的所述比率端子和所述零位端子的所述感應端與數(shù)字多用表相連接，并根據(jù)所述第二電壓值來校準所述數(shù)字多用表。

第二方面，本發(fā)明實施例還提供電壓校準系統(tǒng)，包括如上所述的電壓校準裝置，還包括電壓型指零儀和第二直流標準電壓源；

所述電壓校準裝置的輸出高端經(jīng)所述電壓型指零儀與所述第二直流標準電壓源的輸入高端相連接，所述第二直流標準電壓源的輸出低端與所述電壓校準裝置的輸入低端相連接。

結(jié)合第二方面，本發(fā)明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，所述電壓校準裝置包括第一直流標準電壓源，所述系統(tǒng)還用于在所述電壓型指零儀指零的情況下，通過所述第二直流標準電壓源校準所述第一直流標準電壓源。

本發(fā)明實施例提供了電壓校準裝置和系統(tǒng)，包括：第一直流標準電壓源、轉(zhuǎn)換開關(guān)和分壓箱，其中，分壓箱包括零位端子和比率端子模塊；第一直流標準電壓源，與轉(zhuǎn)換開關(guān)相連接，用于提供穩(wěn)定的第一電壓值；轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別與零位端子和比率端子模塊相連接，用于切換比率端子模塊中的比率端子，根據(jù)第一電壓值計算比率端子與零位端子之間的第二電壓值，并將第二電壓值從比率端子和零位端子輸出，結(jié)構(gòu)簡單、校準過程易實現(xiàn)、電壓測量范圍較大，且不要求直流標準電壓源精度，在能夠解決開關(guān)泄漏問題的基礎上，較準確地對電壓進行校準。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的電壓校準裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的電壓校準裝置中端子連接示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的電壓校準裝置外形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的電壓校準系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：100-電壓校準裝置；200-電壓型指零儀；300-第二直流標準電壓源；10-第一直流標準電壓源；20-轉(zhuǎn)換開關(guān)；30-分壓箱；31-比率端子模塊；32-零位端子；310-感應端；320-驅(qū)動端；330-屏蔽端；340-分壓模塊；350-屏蔽模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

目前，常見的校準裝置和校準過程都較為復雜，電壓測量范圍較小，對直流標準電壓源精度要求較高，同時，開關(guān)存在泄漏的問題。

基于此，本發(fā)明實施例提供的一種電壓校準裝置和系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、校準過程易實現(xiàn)、電壓測量范圍較大，且不要求直流標準電壓源精度，在能夠解決開關(guān)泄漏問題的基礎上，較準確地對電壓進行校準。

下面通過實施例進行詳細描述。

圖1為本發(fā)明實施例提供的電壓校準裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

參照圖1，電壓校準裝置包括第一直流標準電壓源10、轉(zhuǎn)換開關(guān)20和分壓箱30，其中，分壓箱30包括零位端子32和比率端子模塊31；

第一直流標準電壓源10，與轉(zhuǎn)換開關(guān)20相連接，用于提供穩(wěn)定的第一電壓值；

轉(zhuǎn)換開關(guān)20，分別與零位端子32和比率端子模塊31相連接，用于切換比率端子模塊31中的比率端子，根據(jù)第一電壓值計算比率端子與零位端子32之間的第二電壓值，并將第二電壓值從比率端子和零位端子32輸出。

具體地，本發(fā)明實施例提供的電壓校準裝置，可以任意輸出0.1～1000v范圍內(nèi)的直流電壓，基于電阻串聯(lián)式分壓的原理，采用固定比率輸出，其指標滿足目前精度最高的數(shù)字多用表及多功能標準源的直流電壓的校準和檢定工作；

這里，第一直流標準電壓源10輸出第一電壓值，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)20后被輸出給分壓箱30特定的通道，第一電壓值經(jīng)過分壓箱30分壓后得到第二電壓值，來校準高精度直流電壓標準源或高精度數(shù)字多用表；

其中，分壓箱30是一種級聯(lián)式分壓器；

進一步的，第一直流標準電壓源10的輸出高端和轉(zhuǎn)換開關(guān)20的輸入高端相連接，轉(zhuǎn)換開關(guān)20的輸出高端與比率端子模塊31相連接，比率端子模塊31與零位端子32相連接，零位端子32與轉(zhuǎn)換開關(guān)20的輸入低端相連接，轉(zhuǎn)換開關(guān)20的輸出低端與第一直流標準電壓源10的輸入低端相連接。

具體地，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)20來切換比率端子模塊31中不同的比率端子，以輸出不同的第二電壓值；

此外，轉(zhuǎn)換開關(guān)20還能夠消除手動接線引起的插線熱電勢的影響；

由于導體所具有的物理特性，第一直流標準電壓源10的輸出端通過導線接觸到分壓箱30的端子時，必然會產(chǎn)生插線熱電勢。在高精度直流電壓的測量領域，插線熱電勢帶來的影響足以影響整個測量系統(tǒng)的準確度。在引入轉(zhuǎn)換開關(guān)20后，第一直流標準電壓源10和分壓箱30的物理連接已經(jīng)建立完成，只需通過轉(zhuǎn)換開關(guān)20來切換到哪個端子，測量輸出的第二電壓值即可，解決了插線熱電勢的問題。

進一步的，如圖2所示，分壓箱30還包括分壓模塊340和屏蔽模塊350，每個比率端子和零位端子32均包括驅(qū)動端320、屏蔽端330和感應端310；

相鄰比率端子的驅(qū)動端320通過分壓模塊340相連接，相鄰比率端子的屏蔽端330通過屏蔽模塊350相連接，零位端子32與比率端子模塊31中比率較小的比率端子相連接。

這里，零位端子32的驅(qū)動端320通過分壓模塊340與相鄰比率端子的驅(qū)動端320相連接，零位端子32的屏蔽端330通過屏蔽模塊350與相鄰比率端子的屏蔽端330相連接；

其中，屏蔽模塊350是由單只100g歐姆的實物電阻構(gòu)成的，由于屏蔽端330電阻極大所以幾乎沒有分流作用，電流由該驅(qū)動端320向著較低的比率端子的驅(qū)動端320一級一級傳導，直到零位端子32的驅(qū)動端320，形成回路；

進一步的，如圖3所示，比率端子模塊31包括不同比率的比率端子，比率端子按照比率的大小依次相連接，其中，比率包括1000:1、900:1、800:1、700:1、600:1、500:1、400:1、300:1、200:1、100:1、90:1、80:1、70:1、60:1、50:1、40:1、30:1、20:1、10:1。

這里，比率端子按照大小從左至右排列，零位端子32設置在最右側(cè)，與比率為10:1的比率端子相連接；

進一步的，分壓箱還用于將第一電壓值根據(jù)比率端子對應的比率進行分壓，從而得到第二電壓值。

其中，相應數(shù)值的比率設置提供了高達19種連接方式，第一直流標準電壓源10輸出的第一電壓值通過轉(zhuǎn)換開關(guān)20可以任意切換上述19種接線方式，從而得到不同的第二電壓值，在第一直流標準電壓源10輸出第一電壓固定時，豐富了分壓后的輸出第二電壓結(jié)果；

此外，l9種固定比率的第二電壓值的輸出，第一電壓值可輸入looov的電壓，可覆蓋2ov～looov與lov的整數(shù)比，其泄漏問題較易解決，校準較易實現(xiàn)，

這里，本發(fā)明實施例提供的電壓校準裝置帶有20組端子，其中，包括19組比率端子和1組零位端子32；

具體地，每組有3個接線端子，即感應端310、驅(qū)動端320和屏蔽端330，電壓校準裝置共60個接線端子的一體機，能夠滿足日常高精度數(shù)字多用表及高精度直流電壓標準源的檢定校準工作；

其中，比率為1000:1的比率端子的驅(qū)動端320到比率為100:1的比率端子的驅(qū)動端320之間，分別由9個相同的分壓模塊340直接連接。每個分壓模塊340都由一只100k歐姆的實物電阻構(gòu)成。比率為100:1的比率端子的驅(qū)動端320到零位端子32的驅(qū)動端320之間，由10個相同的分壓模塊340直接連接。每個分壓模塊340都由一只10k歐姆的電阻構(gòu)成，具體可參見圖2；

進一步的，切換的比率端子和零位端子32，還用于在裝置工作的情況下，分別將驅(qū)動端320與屏蔽端330進行短接。

具體地，在不工作時，屏蔽端330和驅(qū)動端320是物理隔絕的。一旦工作，第一直流標準電壓源10輸出高端會連接到某個端子的驅(qū)動端320，此時每組內(nèi)的驅(qū)動端320和屏蔽端330在使用時需通過外部短路的方式(通過銅線)將其短接；

進一步的，轉(zhuǎn)換開關(guān)20的輸出高端與切換的比率端子的驅(qū)動端320相連接，比率端子的驅(qū)動端320與零位端子32的驅(qū)動端320相連接，零位端子32的驅(qū)動端320與轉(zhuǎn)換開關(guān)20的輸入低端相連接。

這里，第一直流標準電壓源10的輸出低端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)20與分壓箱30的零位端子32中的驅(qū)動端320相連，第一直流標準電壓源10的輸出高端通過轉(zhuǎn)換開關(guān)20的切換可以與比率端子模塊31中19個比率端子的驅(qū)動端320相連接；

其中，比率端子的感應端310是電壓校準裝置的輸出高端，零位端子32中的感應端310是電壓校準裝置的輸出低端；

例如，當?shù)谝恢绷麟妷涸摧敵龅谝浑妷褐?v時,通過轉(zhuǎn)換開關(guān)20切換到比率為800:1的比率端子，此時，若用數(shù)字多用表測量該端子的感應端310與零位端子32感應端310之間的第二電壓值為0.8v；若測量比率為80:1的比率端子22的感應端310與零位端子32是感應端310的第二電壓值應為0.08v,若測量比率為10:1的比率端子的感應端310與零位端子32的感應端310的第二電壓值應為0.01v。這種輸出方式通過分壓箱30，實現(xiàn)了對第一直流標準電壓源10的分壓，通過特定的比率可以輸出相應比值的第二電壓值。

這里，第一直流標準電壓源10量程為330mv-1000v，若由第一直流標準電壓源10直接輸出，有些量程不確定度很大，而通過這種方式規(guī)避了不確定度大的量程，可以用特定量程輸出，而分壓箱30帶來的不確定度影響很小，從而數(shù)字多用表端得到是經(jīng)過分壓的更小的校準電壓。

本發(fā)明實施例提供了電壓校準裝置，包括：第一直流標準電壓源、轉(zhuǎn)換開關(guān)和分壓箱，其中，分壓箱包括零位端子和比率端子模塊；第一直流標準電壓源，與轉(zhuǎn)換開關(guān)相連接，用于提供穩(wěn)定的第一電壓值；轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別與零位端子和比率端子模塊相連接，用于切換比率端子模塊中的比率端子，根據(jù)第一電壓值計算比率端子與零位端子之間的第二電壓值，并將第二電壓值從比率端子和零位端子輸出，結(jié)構(gòu)簡單、校準過程易實現(xiàn)、電壓測量范圍較大，且不要求直流標準電壓源精度，在能夠解決開關(guān)泄漏問題的基礎上，較準確地對電壓進行校準。

本發(fā)明實施例還提供了電壓校準系統(tǒng)，可對第一直流標準電壓源10進行校準，以使本發(fā)明實施例提供的校準電壓裝置對第一直流標準電壓源10的準確度沒有特殊要求，只要第一直流標準電壓源10能夠具有3×lo^－6穩(wěn)定性(24小時內(nèi)，±1℃的溫度變化)，解決了用準確度不高的第一直流標準電壓源10進行數(shù)字多用表或標準電壓源的校準難題。

進一步的，如圖4所示，電壓校準系統(tǒng)包括如上所述的電壓校準裝置100，還包括電壓型指零儀200和第二直流標準電壓源300；

電壓校準裝置100的輸出高端經(jīng)電壓型指零儀200與第二直流標準電壓源300的輸入高端相連接，第二直流標準電壓源300的輸出低端與電壓校準裝置100的輸入低端相連接。

進一步的，電壓校準裝置100包括第一直流標準電壓源，系統(tǒng)還用于在電壓型指零儀200指零的情況下，通過第二直流標準電壓源300校準第一直流標準電壓源。

一般校準實驗室都具有直流電壓標準10v和1.0186v。將第一直流標準電壓源輸出第一電壓值1000v,將轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到比率為1000:1的比率端子，通常選取比率為10:1的比率端子的感應端與零位端子的感應端之間的第二電壓值進行測量，上述兩端子間電壓理論值為10v。通過調(diào)節(jié)第一直流標準電壓源輸出的第二電壓值，以達到校準電壓源的目的。例如通過調(diào)節(jié)第一直流標準電壓源到1003.423v時，使得電壓型指零儀指零，那么第一直流標準電壓源設定為1003.423v時的實際校準電壓為1000v。

這里，通過替換第一直流標準電壓源，配合第二直流標準電壓源300，電壓校準系統(tǒng)可以是實現(xiàn)對任一直流標準電壓源的校準；

本發(fā)明實施例提供的電壓校準系統(tǒng)，與上述實施例提供的電壓校準裝置具有相同的技術(shù)特征，所以也能解決相同的技術(shù)問題，達到相同的技術(shù)效果。

在本發(fā)明實施例的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

最后應說明的是：以上所述實施例，僅為本發(fā)明的具體實施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解：任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。