微电势测量仪的制作方法
【专利摘要】一种用于直流电压测量有四个步进盘的微电势测量仪，它有两个量程，它每个步进盘都由测量盘和与测量盘结构相同的代换盘组成，它第一步进盘上测量盘与代换盘的触点间焊有电阻，其余步进盘上都没有电阻，它使微电势测量仪内部引线电阻、开关接触电阻及变差、热电势对仪器影响都能够忽略。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。 微电势测量仪
【背景技术】
[0002] 当前对于有四个步进盘的微电势测量仪，在四个步进盘之间的连接上，中间盘普 遍采用开关切换，这样就产生接触电阻的变差，给分辨率带来限制。为了克服该问题，一般 采用大电刷以增大接触面积，并采用银-铜复合材料；申请号200810120441. X公开了有四 个步进盘的微电势测量仪解决开关接触电阻变差的新方法，它的四个步进盘都由测量盘及 代换盘组成，不含辅助盘，每个测量盘及代换盘上都有电阻，它的四个步进盘上的测量盘与 代换盘在电路中组成了桥式线路，它最大的毛病在于误差不独立，一旦测量盘某点示值超 差，就无法确定是哪只电阻超差引起的，这对鉴定与维修带来不便。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是设计一种有四个步进盘的微电势测量仪，它不采用桥式线路，这 样误差可以独立，且后三个步进盘触点间没有电阻，这可以降低成本，减小仪器体积。
[0004] 本发明的技术方案这样采取：微电势测量仪从调节范围在3?4V之间的外接工作 电源E正极端钮经过由21只21 Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由22只1 Ω电阻串联构 成的可调电阻RP2、及调节范围在〇?1. 1 Ω之间的可调电阻RP3、再经过四个步进盘及双刀 双掷开关I到458 Ω调定电阻RN，再经过0?1 Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4回到调 节范围在3?4V之间的外接工作电源E负极端钮组成微电势测量仪工作回路；从不饱和标 准电池E N正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2到458 Ω调定电阻 RN和调节范围在〇?1 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过200Κ Ω电阻R5到不 饱和标准电池EN负极组成微电势测量仪标准回路；微电势测量仪用于连接被测量"U x"的两 个端钮，正极端钮经过四个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷 开关K 2到负极端钮组成微电势测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘由有0、1、2、…… 10共11个档位的测量盘I与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘Γ组成，测量盘I 与代换盘Γ各档触点间连接阻值是0.05Ω的电阻一只，测量盘I的第"0"触点为电路节 点Α，代换盘Γ的第"10"触点为电路节点Β，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档 位的测量盘II与有〇、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΓ组成，第三步进盘由有0、 1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΙΓ 组成，第四步进盘由有〇、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11 个档位的代换盘IV'组成，第二步进盘中测量盘II与代换盘ΙΓ上的各个触点，第三步进 盘中测量盘III与代换盘ΙΙΓ上的各个触点，第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV'上的 各个触点，与第一步进盘中测量盘I与代换盘Γ对应触点连接，第一步进盘测量盘I的金 属接触环与代换盘Γ的金属接触环间用999.5 Ω的电阻Ri连接，第二步进盘测量盘II的 金属接触环与代换盘ΙΓ的金属接触环间用9999.5Ω的电阻R2连接，第三步进盘测量盘 Ill的金属接触环与代换盘ΙΙΓ的金属接触环间用100ΚΩ的电阻R3连接，第四步进盘测 量盘IV的金属接触环与代换盘IV的金属接触环间用1000ΚΩ的电阻R4连接，每个步进 盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘I的第"0"触点即节点A经过节 点C连接可调电阻R P3的低电位端，节点C另一路经过100. 01 Ω电阻Γι连接双刀双掷开关 I中Kg层的Χ0. 1量程触点，双刀双掷开关Ki中Κη层与Ki_2层的常闭触点用导线连接， 代换盘Γ的第" 10"触点即节点B连接双刀双掷开关Ki中Kh层的X 1量程触点及Ki_2层 的X0. 1量程触点，双刀双掷开关Ki中Ki_2层的X0. 1量程触点经过810. 081 Ω电阻r2与 1_2层的XI量程触点连接后经过458Ω调定电阻馬及可调电阻R P4，连接微电势测量仪外 接工作电源E负极端钮，微电势测量仪用于连接被测量"Ux"的两个测量端钮，正极端钮与 节点A连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K 2后与测量盘 I的第10触点连接。
[0005] 通过以上技术方案，第二、第三、第四步进盘触点间都没有电阻，四个步进盘误差 独立，且四个步进盘误差一致，这给调试与维修带来方便，也使微电势测量仪结构简单，体 积缩小，从而降低了生产成本；当微电势测量仪四个测量盘置"〇"时，微电势测量仪的内部 线路总电势是Α点电位，一点电位为"0"，所以本微电势测量仪的零电势很小，四个步进盘 各个支路几个μ V的热电势都串联在以伏为单位的电压降上，因此热电势对"Ux"的两个测 量端钮影响可以忽略。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1是本发明的一种原理电路。
[0007] 在图1中，21X21 Ω的可调电阻RP1，表示可调电阻RP1上有21只阻值是21 Ω的电 阻串联，同理，22X1 Ω的可调电阻RP2，表示可调电阻RP2上有22只阻值是1Ω的电阻串联， 第一步进盘测量盘I与代换盘Γ上的10X0. 05 Ω，表示测量盘I与代换盘Γ上都有10 只阻值是0.05 Ω的电阻串联，
[0008] 在图1中，步进盘上粗黑线条表示金属接触环，空心小圆圈表示金属触点，双向箭 头表不金属电刷。
【具体实施方式】
[0009] 实施例1，在图1中，节点A、节点B之间四个步进盘中任意一个步进盘转动时，电 流流过测量盘增加的电阻等于电流流过代换盘减少的电阻，反之也然，所以，四个步进盘不 管置何示值，该步进盘在节点A与节点B之间电阻值不变，这能保证四个步进盘不管置何示 值，各步进盘电阻比值基本不变，也保证各步进盘的电流基本不变。
[0010] 在XI量程，2. 222mA工作电流在节点C分成两路，一路经过100. 01 Ω电阻巧到 双刀双掷开关Ki中Kh层的X0. 1量程触点，另一路经过A后分成四路：一路经过第一步 进盘，一路经过第二步进盘，一路经过第三步进盘，一路经过第四步进盘，四路电流汇合于 节点B。
[0011] 各步进盘电阻比：第一步进盘：第二步进盘：第三步进盘：第四步进盘= 1 : 10 : 102 : 103,所以，流过各步进盘电流比：第一步进盘：第二步进盘：第三步进盘： 第四步进盘=103 : 1〇2 : 10 : 1。微电势测量仪标准工作电流设计成2. 222mA，则标准工 作电流流过第一步进盘2mA，流过第二步进盘0. 2mA，流过第三步进盘0. 02mA，流过第四步 进盘是0. 002mA，这时第一步进盘每个步进是1 X lO^mV，第二步进盘每个步进是1 X l(T2mV, 第三步进盘每个步进是IX l(T3mV,第四步进盘每个步进是IX l(T4mV，第一步进盘在节点A、 B之间的阻值是1000 Ω，测量盘与代换盘的开关接触电阻变差一般小于2Χ1(Γ4Ω，变差引 起误差可以忽略，第二步进盘往后的三个步进盘，测量盘金属接触环与代换盘的金属接触 环间连接的电阻阻值更大，开关接触电阻变差的影响更可以忽略。
[0012] 当工作电流标准化后，第I测量盘掷化，第II测量盘掷112，第III测量盘掷％，第 IV测量盘掷η 4，开关Κ掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：
[0013] Ux = 2X0. Οδη^Ο. 2X0. 05η2+0. 02X0. 05η3+0. 002X0. 05n4(mv)
[0014] Ux = 0. ln^O. 01n2+0. 001n3+0. 0001n4(mv)
[0015] 在X0. 1量程时，从节点C经过节点A、节点B的电阻阻值是1000ΚΩ/1111约 900. 09 Ω，与100. 01 Ω电阻Γι并联，电阻Γι阻值是节点A、节点B的电阻阻值1/9,电阻Γι 分流总工作电流的9/10,因此流过节点A、节点B的电流是X 1量程时1/10为0. 2222mA，
[0016] 并联电阻巧后减小的阻值通过串联810. 081 Ω电阻r2来保持电路阻值不变。这 时第一步进盘置h、第二步进盘置n2、第三步进盘置n3、第四步进盘置n4、第五步进盘置n 5， "Ux"两个测量端钮间电压为：
[0017] Ux = 0. 2X0. Οδη^Ο. 02X0. 05η2+0. 002X0. 05η3+0. 0002X0. 05n4(mv)
[0018] Ux = 0. Oln^O. 001n2+0. 0001n3+0. 00001n4(mv)
[0019] 微电势测量仪工作电源可采用YJ49型高稳定度可调稳压电源，本微电势测量仪 测量盘采用0.05 Ω这种比较小电阻，是为了测量微小电压时，降低对检流计灵敏度的要 求。
[0020] 在标准回路中，为避免回路电流过大，采用200ΚΩ电阻R5来限流，由于不饱和标 准电池的电动势是离散的，在1. 0188V?1. 0196V之间，标准化的工作电流为2. 222mA，因此 调定电阻馬取458〇,外加0?1Ω可锁定的可调电阻RP4，可以覆盖标准电池电动势的变 化范围。
[0021] 微电势测量仪的标准工作电流是这样获得：把lmV标准信号电压按极性与微电势 测量仪"U x"两个测量端钮连接，微电势测量仪各步进盘总示值与标准信号电压值相同，双 刀双掷开关K2掷向左边，调节可调电阻R P1、可调电阻RP2及可调电阻RP3，使检流计G指零； 再将双刀双掷开关K 2掷向右边，调节可调电阻RP4，使检流计G指零，再重复一次后，把可调 电阻RP4锁定，这时微电势测量仪的工作电流就标准化，仪器使用时，先校对标准，要对读数 盘进行读数时，校对标准后再读数。
【权利要求】
1. 一种有四个测量盘的微电势测量仪，微电势测量仪从调节范围在3?4V之间的外接 工作电源E正极端钮经过由21只21 Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由22只1Ω电阻串联 构成的可调电阻RP2、及调节范围在〇?1. 1Ω之间的可调电阻RP3、再经过四个步进盘及双 刀双掷开关I到458 Ω调定电阻RN，再经过0?1 Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4回到调 节范围在3?4V之间的外接工作电源E负极端钮组成微电势测量仪工作回路；从不饱和标 准电池E N正极经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K2到458 Ω调定电阻 RN和调节范围在〇?1 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过200Κ Ω电阻R5到不 饱和标准电池EN负极组成微电势测量仪标准回路；微电势测量仪用于连接被测量"U x"的两 个端钮，正极端钮经过四个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷 开关K 2到负极端钮组成微电势测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘由有0、1、2、…… 10共11个档位的测量盘I与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘Γ组成，测量盘I 与代换盘Γ各档触点间连接阻值是0.05Ω的电阻一只，测量盘I的第"0"触点为电路节 点Α，代换盘Γ的第"10"触点为电路节点Β，第二步进盘由有0、1、2、……10共11个档 位的测量盘II与有〇、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΓ组成，第三步进盘由有0、 1、2、……10共11个档位的测量盘III与有0、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΙΓ 组成，第四步进盘由有〇、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有0、1、2、……10共11 个档位的代换盘IV'组成，第二步进盘中测量盘II与代换盘ΙΓ上的各个触点，第三步进 盘中测量盘III与代换盘IIΓ上的各个触点，第四步进盘中测量盘IV与代换盘IV'上的 各个触点，与第一步进盘中测量盘I与代换盘Γ对应触点连接，第一步进盘测量盘I的金 属接触环与代换盘Γ的金属接触环间用999.5 Ω的电阻Ri连接，第二步进盘测量盘II的 金属接触环与代换盘ΙΓ的金属接触环间用9999.5Ω的电阻R2连接，第三步进盘测量盘 III的金属接触环与代换盘ΙΙΓ的金属接触环间用100ΚΩ的电阻R 3连接，第四步进盘测 量盘IV的金属接触环与代换盘IV的金属接触环间用1000ΚΩ的电阻R4连接，每个步进 盘测量盘上的电刷与代换盘上的电刷转动时同步，测量盘I的第"0"触点即节点A经过节 点C连接可调电阻R P3的低电位端，节点C另一路经过100. 01 Ω电阻Γι连接双刀双掷开关 I中Kg层的Χ0. 1量程触点，双刀双掷开关&中L层与1_2层的常闭触点用导线连接， 代换盘Γ的第" 10"触点即节点B连接双刀双掷开关Ki中Kh层的X 1量程触点及Ki_2层 的X0. 1量程触点，双刀双掷开关Ki中Ki_2层的X0. 1量程触点经过810. 081 Ω电阻r2与 1_2层的XI量程触点连接后经过458Ω调定电阻馬及可调电阻R P4，连接微电势测量仪外 接工作电源E负极端钮，微电势测量仪用于连接被测量"Ux"的两个测量端钮，正极端钮与 节点A连接，负极端钮经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关K 2后与测量盘 I的第10触点连接。
【文档编号】G01R17/00GK104101754SQ201410363559
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】袁乐香, 骆晓峰 申请人:富阳兴远仪器仪表经营部