0.1μV分辨率的电压测量仪的制作方法
【专利摘要】一种用于直流电压测量的有0.1μV分辨率的电压测量仪，它的第一步进盘由23只1Ω电阻构成测量盘，第二步进盘各由10只0.1Ω电阻构成的测量盘与代换盘组成，第三步进盘也是各由10只0.1Ω电阻构成的测量盘与代换盘组成，第四、五步进盘的各个触点与第三步进盘中测量盘上的对应触点连接，使第四、五步进盘步进盘都不需电阻，电压测量仪有二个量程，最小分辨率为0.1μV，第二步进盘采用特殊接线，使电压测量仪内部引线电阻上电压降几乎为零，电压测量仪测量时能够忽略零电势及热电势影响。
【专利说明】0.1 μ V分辨率的电压测量仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及对直流电压进行测量的仪器。
【背景技术】
[0002]当前对于有五步进个盘的电压测量仪，转动步进开关时，为了保持电路阻值不变，它的五个步进盘都由测量盘及代换盘组成，有些电压测量仪的步进个盘还用上了辅助盘，由于有了辅助盘，增加了步进盘的开关层数，从而增大了仪器的体积，也使开关及仪器结构变得复杂，特别是仪器检定过程中如果发现步进盘测量数据超差，要修正步进盘的开关内层电阻是非常麻烦的。申请号200810121910.X公开了有五个步进盘的电压测量仪解决不采用辅助盘的新方法，它的五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，它的五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五个步进盘的电压测量仪，它不采用桥式线路，这样误差可以独立，且后两个步进盘只有测量盘，测量盘上没有电阻，这可以降低成本，减小仪器体积。并采用两个量程，使分辨率达0.1 μ V。
[0004]本发明的技术方案这样采取:从电压测量仪3V工作电源正极经过40Ω电阻R。、由21只2.5 Ω电阻构成的可调电阻Rp1、调节范围在O~2.7 Ω之间的可调电阻Rp2、调节范围在O~0.15 Ω之间的可调电阻Rp3，再经过五个步进盘回到工作电源的负极组成电压测量仪工作回路；标准电池En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92.6 Ω调定电阻Rn和调节范围在O~0.2 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻Rp4，再经过150ΚΩ电阻R3到标准电池En负极组成电压测量仪标准回路；用于连接被测量“Ux”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关1(2到负极端钮组成电压测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘有测量盘I，它有O、1、
2、……23共24个档位，除第O、第I触点外，其余各档触点间连接I Ω电阻一只，第二步进盘都由有0、1、2、……10共11个档位测量盘II与代换盘ΙI组成，测量盘II除第O、第I触点外，测量盘II与代换盘ΙI各档触点间连接0.1 Ω电阻一只，第三步进盘各由10只
0.1Ω电阻构成的测量盘III与代换盘III'组成，第四步进盘的测量盘IV、第五步进盘的测量盘V上的各个触点与第三步进盘中测量盘上的对应触点连接，可调电阻Rp3的低电位一端为电路节点C，电流经过节点C后分成两路:一路连接第二步进盘中代换盘ΙI的金属接触环，代换盘Ir第10触点连接测量盘I的第23触点，测量盘I的第I触点经过一只I Ω电阻后连接测量盘II的金属接触环，测量盘I的第O触点连接测量盘II的第10触点，测量盘II的第O触点与测量盘III的第O触点连接点为电路节点A，测量盘II的第I触点经过一只0.1 Ω电阻后连接电路节点A，第五步进盘的测量盘V的金属接触环经过100ΚΩ电阻R4、测量盘IV的金属接触环经过IOK Ω电阻R5都连接于电路节点B，代换盘ΙΙI'的第10触点经过999 Ω电阻R6与电路节点B连接，电路节点A经过112.486 Ω电阻R3连接电路节点B ;另一路经过124 Ω电阻R1与1116 Ω电阻R2的一端与单刀双掷开关K1的Χ0.1量程触点连接，1116 Ω电阻R2的另一端与节点B连接单刀双掷开关K1的X I量程触点；单刀双掷开关K1的常闭触点经过92.6Ω调定电阻&和可调电阻化4后与电压测量仪工作电源的负极连接；用于连接被测量“Ux”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，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K2后与测量盘III的第10触点连接。
[0005]通过以上技术方案，第一步进盘不用代换盘，第四、第五步进盘都没有代换盘，且第四、第五步进盘的测量盘上都没有电阻，五个步进盘误差独立，后两盘相同步进带来的误差一致，这给调试与维修带来方便；也使电压测量仪结构简单，体积缩小，从而降低了生产成本；当电压测量仪五个测量盘置“O”时，电压测量仪的内部线路总电势是A点电位，一点电位为“0”，所以本电压测量仪的零电势很小。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]附图是本发明原理电路。
[0007]在图1中，第二步进盘中测量盘II与代换盘ΙI'上10X0.1Ω的电阻，表示测量盘II与代换盘Ir各由10只0.1 Ω的电阻组成，同理测量盘I上23X I Ω，的表示测量盘I由23只I Ω电阻组成，可调电阻Rpi上21 X 2.5 Ω的表示可调电阻Rpi由21只2.5 Ω电阻构成。
[0008]在图1中，步进盘及温度补偿盘上粗黑线条表示金属接触环，空心小圆圈表示金属触点，双向箭头表示金属电刷。
【具体实施方式】
[0009]图1中，在第二步进盘中测量盘II与代换盘11'每个步进的电阻值相同，都是
0.1 Ω，测量盘II在电路中每步进增加的电阻等于代换盘ΙI'每步进减少的电阻，所以电路中总阻不变；第三步进盘用测量盘III与代换盘Iir来保持电路总阻不变原理同第二步进盘。
[0010]电压测量仪工作电流标准化时设计成11mA，在X I量程时，从节点C经过五个步进盘到节点B阻值是124 Ω，从节点C经过电阻R2节点B阻值是1240 Ω，所以IOmA工作电流流经五个步进盘，ImA工作电流流经电阻R1、电阻R2 ;在X0.1量程时，从节点C经过五个步进盘到节点B阻值是124 Ω，串联1116 Ω电阻R2后的阻值是1240 Ω，所以ImA工作电流流经五个步进盘，IOmA工作电流流经电阻R1 ；
[0011]在Xl量程时，电压测量仪IOmA工作电流经过第一、第二步进盘到节点A后分成四路:一路经过测量盘IV，一路经过测量盘V，另一路经过第三步进盘，再一路经过112.486 Ω电阻R3,四路电流汇合于节点B。除经过电阻R3支路外，节点A、节点B之间各支路电阻比:测量盘V:测量盘IV:第三步进盘=100: 10: 1，所以，除流过电阻R3支路外，流过节点A、节点B之间各支路电流比为:测量盘V:测量盘IV:第三步进盘=I: 10: 100，除电阻R3支路外，节点A、节点B之间电阻是100ΚΩ/111，让流过测量盘V、测量盘IV与第三步进盘的总电流是1.11mA，流过电阻R3的电流为8.89mA，则8.89mAXR3 =IOOK Ω/111 X 1.11mA，电阻R3 = 112.486 Ω。电压测量仪IOmA工作电流经过电阻R3分流，使得流过测量盘V电流为0.01mA，测量盘IV电流为0.1mA，第三步进盘电流为ImA ;各个步进盘置不同示值时节点A与节点B之间阻值是变化的，节点A与节点B之间阻值用电阻Rab表示，各步进盘电阻变量为 X，则
【权利要求】
1.一种0.1 μ V分辨率的电压测量仪，从电压测量仪3V工作电源正极经过40 Ω电阻R。、由21只2.5 Ω电阻构成的可调电阻Rp1、调节范围在O~2.7 Ω之间的可调电阻Rp2、调节范围在O~0.15Ω之间的可调电阻Rp3，再经过五个步进盘回到工作电源的负极组成电压测量仪工作回路；标准电池En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.92.6 Ω调定电阻Rn和调节范围在O~0.2 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻Rp4，再经过150ΚΩ电阻R3到标准电池En负极组成电压测量仪标准回路；用于连接被测量“Ux”的两个端钮，正极端钮经过五个测量盘后，再经过两个常闭触点之间接有检流计G的双刀双掷开关1(2到负极端钮组成电压测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘有测量盘I，它有O、1、.2、……23共24个档位，除第O、第I触点外，其余各档触点间连接I Ω电阻一只，第二步进盘都由有0、1、2、……10共11个档位测量盘II与代换盘ΙI'组成，测量盘II除第O、第1触点外，测量盘II与代换盘ΙI'各档触点间连接0.1 Ω电阻一只，第三步进盘各由10只.0.1Ω电阻构成的测量盘III与代换盘III'组成，第四步进盘的测量盘IV、第五步进盘的测量盘V上的各个触点与第三步进盘中测量盘上的对应触点连接，可调电阻Rp3的低电位一端为电路节点C，电流经过节点C后分成两路:一路连接第二步进盘中代换盘ΙI'的金属接触环，代换盘Ir第10触点连接测量盘I的第23触点，测量盘I的第I触点经过一只I Ω电阻后连接测量盘II的金属接触环，测量盘I的第O触点连接测量盘II的第10触点，测量盘II的第O触点与测量盘III的第O触点连接点为电路节点A，测量盘II的第I触点经过一只0.1 Ω电阻后连接电路节点A，第五步进盘的测量盘V的金属接触环经过100ΚΩ电阻R4、测量盘IV 的金属接触环经过IOKΩ电阻R5都连接于电路节点B，代换盘ΙΙI'的第10触点经过999 Ω电阻R6与电路节点B连接，电路节点A经过112.486 Ω电阻R3连接电路节点B ;另一路经过124 Ω电阻R1与1116 Ω电阻R2的一端与单刀双掷开关K1的X0.1量程触点连接，1116 Ω电阻R2的另一端与节点B连接单刀双掷开关K1的X I量程触点；单刀双掷开关K1的常闭触点经过92.6Ω调定电阻&和可调电阻化4后与电压测量仪工作电源的负极连接；用于连接被测量“Ux”的两个测量端钮，正极端钮与测量盘I的金属接触环连接，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K2后与测量盘III的第10触点连接。
【文档编号】G01R17/20GK103760398SQ201110459642
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2011年12月30日 优先权日:2011年12月30日
【发明者】孙笑声 申请人:孙笑声