专利名称：一种采用分流支路三量程转换的直流电位差计的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量直流电压的仪器。
背景技术：
当前生产的电位差计，当测量盘有三个以上时，两个测量端钮间存在开关接触电阻及变差，因此，即使工作电流小到0.1mA，开关的电刷及触点不仅采用银铜复合材料，接触面积也做得挺大，来减小测量开关步进切换时变差带来影响，这就使仪器体积变大，即便如此，也不能使电位差计分辨率小到0.1μv，另外还存在开关的热电势与接触可变热电势影响。
发明内容
本发明要解决的问题是，当电位差计内用于测量部分的有二个步进开关及一个滑线盘时，测量开关步进切换的接触电阻及变差，开关热电势不影响测量结果，使仪器分辨率达0.1μv。在量程转换时，量程转换用电阻是一位数乘10的整数次幂的阻值。
本发明的技术方案是这样的工作电流调节电阻RP1、RP2、降低电源电压固定电阻R0标准化时取样用调定电阻及测量电路串联在电位差计电路中；其特征在于测量部份用两只步进盘一只双滑线盘，第一步进盘由各有20×4Ω第I测量盘及第I’代换盘组成，第二步进盘由各有10×0.44Ω的第I测量盘及第II”代换盘组成，该进盘两把电刷相互连接，第三盘即双滑线盘，两根电阻丝阻值相同，同为0～4.84Ω，其示值刻度盘有11个大格，每格对应阻值为0.44Ω，并有110个小格；二根滑线中一根作第III测量盘滑线另一根作第III’代换盘滑线，该盘二根滑线电阻上的电刷是从同一片金属上冲下来的；第I’代换盘第20点连接6.16Ω电阻R1后与第II’代换盘第10点连接，第II测量盘0点连接8.44Ω的一只电阻R2后与第I测量盘0点连接，该盘第20点连接第III测量盘未端，第III’代换滑线始端连接一只阻值为905.16Ω电阻R3后与第I’代换盘0点连接；第I′代换盘电刷与10Ω电阻r1并联在电位差计测量部份正极，电阻r1的另一端连接四刀三掷开关K1-1的×1量程及×0.1量程触点，K1-2的×1量程触点与K1-1的×10量程触点连接，K1-2的×0.1量程触点通过900Ω电阻r2及第I测量盘电刷与K1-1的×10量程触点连接，四刀三掷开关K1-3×10量程触点连接在测量电阻网络的负极，该触点通过81Ω电阻r3与K1-3的×1量程触点连接，又通过80.1Ω电阻r4与K1-3的×0.1量程触点连接；四刀三掷开关K1-1、K1-2、K1-3的三个常闭触点短接；测量盘两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K2与第III测量盘0点连接。
通过以上技术方案，二个步进盘及一个滑线盘用于测量部分的测量盘是用导线连接的，接触电阻及变差，不在测量回路内，影响的只是电位差计工作回路总阻，由于总阻阻值很大，所以变差可以忽略，几个μV的热电势影响的是电源电压，电源电压是伏，热电势是多少μV，两者相差10的6次方数量级，因此影响可以忽略，退一步讲，即使接触电阻变差及热电势大到不可忽略程度，可通过对标准来调整RP2的阻值得到修正，零电势可增大滑线盘与第I测量盘之间引线电阻来修正，正因为如此，降低了对开关的要求，采用小型测量步进开关后，整台仪器外型尺寸减小许多，使仪器的测量数据得到很好的重复性。由于量程转换用电阻是一位数乘10的整数次幂，可用标准电阻对量程转换用电阻阻值进行修正，提高了电位差计量程比的准确度。
附图是本发明原理电路。
具体实施例方式
在图中，由“Ux”正极经过各个测量盘，再经过切换开关K2到“Ux”负极是测量回路，由电源正极经过测量步进开关到调定电阻RN可调电阻RP3，然后到电阻R0，RP2及RP1后，回到电源负极是工作回路，从标准电池EN正极经过切换开关K2，到调定电阻RN及可调电阻RP3，再到标准电池负极是标准回路。当三只盘都掷“0”时，第一步进盘两把电刷间左边电阻等于99Ω，右边电阻等于990Ω，第一步进盘两把电刷间总阻为90Ω，因此第一盘两把电刷间总电流的10/11在左边流动，1/11在右边流动。
在×1量程时，由于是第一步进盘两把电刷间总阻1/9的分流电阻r1的分流，使流过测量盘的电流减小到原来的1/10，同时使电阻减少，因此在电路中串入电阻r3，使电路总阻不变。在×0.1量程时，第一盘两把电刷间总阻串联电阻r2后，成为分流电阻r1的99倍，使流过测量盘电流降低到×10量程时的1/100，该量程阻值的减少用附加电阻r4来保持电阻不变。
2.5mA工作电流是这样确定的，在“Ux”两端的两个测量端钮按极性接上接近满量程的标准电压，开关K2掷向左边，测量盘示值与标准电压值相同，通过调节工作电流调节电阻RP1及RP2，使检流计指零，再将开关K2掷向右边，取样用调定电阻RN的阻值是407Ω，串联了0～1Ω可调电阻RP3，调节RP3，使检流计再次指零，再将开关K2掷向左边，调节RP2使检流计指零，又将开关K2掷向右边调节RP3使检流计指零，当开关指向左边及右边不作调节检流计均指零时，说明电位差计工作电流已标准化，即调定电阻上的压降与不饱和标准电池EN的电动势已经相等，这时将RP3锁定，该电位差计今后就以此为标准。当工作电流标准化后，在×1量程时第I测量盘掷n1，第II测量盘掷n2，第III测量盘掷n3，开关K2掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为Ux＝25/11×0.44n2+25/11×(8+0.44)+25/11×4n1-2.5/11(20-n1)×4-2.5/11×(10-n3)×0.44(mv)＝n2+200/11+1+100n1/11-200/11+10n1/11-1+0.1n3＝10n1+n2+0.1n3(mv)以上第III盘的阻值按大格计算，n3表示为一位整数加小数点后面有一位数字指一大格中的一小格，×10量程时小格示值单位为10μV，在×1量程时每小格为1μV，在×0.1量程时为0.1μV。
为了测量时方便，第III盘有一大格负电势。
电路工作电源为1.5V，为了使电源工作电压在1.4V～1.65V范围内可工作，取固定电阻R0等于62Ω，可调电阻RP1＝5.1Ω，RP2为0～5.6Ω范围内调节。
四刀三掷开关K1-4对×10、×1量程进行输入信号的衰减，在×0.1量程全部信号进入放大器，在×1量程输入信号为全部信号的(R6+R7)/(R5+R6+R7)，在×10量程时，输入信号为全部信号的R7/(R5+R6+R7)放大器输入端正反连接的二极管D1和D2用于输入保护，两块集成放大器OPA128进行差动输入差动输出，反馈电阻R8与R9要相等，这里取1MΩ，电阻R10取200Ω，放大后信号用电流表G显示，电阻R4用于标准回路限流。
权利要求
一种采用分流支路三量程转换的直流电位差计，它有工作电流调节电阻RP1、RP2、降低电源电压固定电阻R0标准化时取样用调定电阻及测量电路串联在电位差计电路中；其特征在于测量部份用两只步进盘一只双滑线盘，第一步进盘由各有20×4Ω第I测量盘及第I’代换盘组成，第二步进盘由各有10×0.44Ω的第I测量盘及第II”代换盘组成，该进盘两把电刷相互连接，第三盘即双滑线盘，两根电阻丝阻值相同，同为0～4.84Ω，其示值刻度盘有11个大格，每格对应阻值为0.44Ω，并有110个小格；二根滑线中一根作第III测量盘滑线另一根作第III’代换盘滑线，该盘二根滑线电阻上的电刷是从同一片金属上冲下来的；第I’代换盘第20点连接6.16Ω电阻R1后与第II’代换盘第10点连接，第II测量盘0点连接8.44Ω的一只电阻R2后与第I测量盘0点连接，该盘第20点连接第III测量盘未端，第III’代换滑线始端连接一只阻值为905.16Ω电阻R3后与第I’代换盘0点连接；第I′代换盘电刷与10Ω电阻r1并联在电位差计测量部份正极，电阻r1的另一端连接四刀三掷开关K1-1的×1量程及×0.1量程触点，K1-2的×1量程触点与K1-1的×10量程触点连接，K1-2的×0.1量程触点通过900Ω电阻r2及第I测量盘电刷与K1-1的×10量程触点连接，四刀三掷开关K1-3×10量程触点连接在测量电阻网络的负极，该触点通过81Ω电阻r3与K1-3的×1量程触点连接，又通过80.1Ω电阻r1与K1-3的×0.1量程触点连接；四刀三掷开关K1-1、K1-2、K1-3的三个常闭触点短接；测量盘两个端钮正极与第II测量盘第10点连接，负极通过检流计切换开关K2与第III测量盘0点连接。
全文摘要
一种用于直流电压测量一种采用分流支路三量程转换的直流电位差计，它用20×4Ω作第I测量盘，用10×0.44Ω作第II测量盘，0～4.84Ω的滑线盘作第III测量盘，采用一只10Ω电阻对×1、×0.1量程进行分流，除了不影响测量结果的“标准—未知”转换开关外，电位差计两个测量端钮与三个测量盘之间是用导线直接连接的，测量步进开关的接触电阻，变差及热电势排除在测量结果之外，因此能使电位差计分辨率达0.1μV如零电势大也可以增大负电势来进行补偿。
文档编号G01R17/20GK1793979SQ20051006228
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者骆乃光 申请人:骆乃光