微小电压测量仪的制作方法
【专利摘要】一种用于直流电压测量有四个步进盘、两个量程的微小电压测量仪，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，它使微小电压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。 微小电压测量仪
【背景技术】
[0002] 当前对于有四个步进盘的微小电压测量仪，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 四个步进盘的微小电压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小电压测量仪，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：微小电压测量仪从调节范围在6?7V之间的外接工 作电源E正极端钮经过由21只7Ω电阻串联构成的可调电阻R P1、由22只0. 32Ω电阻串联 构成的可调电阻RP2、及调节范围在〇?〇. 4 Ω之间的可调电阻RP3、再经过四个步进盘及单 刀双掷开关到152. 8 Ω调定电阻RN，再经过0?0. 2 Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4回 到调节范围在6?7V之间的外接工作电源E负极端钮组成微小电压测量仪工作回路；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152. 8 Ω调 定电阻RN和调节范围在〇?〇. 2 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过200Κ Ω电 阻1?5到不饱和标准电池EN&极组成微小电压测量仪标准回路；微小电压测量仪用于连接被 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K2到负极端钮组成微小电压测量仪补偿回路；其特征在于第一步进盘由有 〇、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0.02Ω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0、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999.8Ω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. 8Ω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， 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1000 Ω电阻Γι连接单 刀双掷开关Ki中的XI量程触点，代换盘Γ的第"10"触点即电路节点Β经过99.91Ω的 电阻R 5连接单刀双掷开关I中的X 5量程触点，单刀双掷开关&中的X 5量程触点与X 1 量程触点间用4000 Ω电阻r2连接，单刀双掷开关&中的常闭触点连接152. 8 Ω调定电阻 RN高电位端，152. 8 Ω调定电阻RN经过0?0. 2 Ω可锁定滑动触点的可调电阻RP4连接微小 电压测量仪外接工作电源E负极端钮，微小电压测量仪用于连接被测量"U x"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 K2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，也使微小电压测量仪结构简单， 体积缩小，从而降低了生产成本；当微小电压测量仪四个测量盘置"〇"时，微小电压测量仪 的内部线路总电势是Α点电位，一点电位为"0"，所以本微小电压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，21X7 Ω的可调电阻RP1，表示可调电阻RP1上有21只阻值是7 Ω的电阻 串联，同理，22X0. 32 Ω的可调电阻RP2，表示可调电阻RP2上有22只阻值是0.32 Ω的电阻 串联，第一步进盘测量盘I与代换盘Γ上的10X0. 02 Ω，表示测量盘I与代换盘Γ上都 有10只阻值是0.02 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X5量程，四个步进盘在节点A、节点B之间的总电阻约1000ΚΩ/1111，加上 99. 91Ω的电阻R5后是1000欧姆，节点C经过1000Ω电阻Γι& 4000Ω电阻1*2到单刀双 掷开关I中的X 5量程触点时电阻值是5000欧姆，所以流过节点Α、节点Β之间四个步进盘 的电流是5. 555mA，流过1000 Ω电阻巧及4000 Ω电阻1*2的电流是1.111mA，在XI量程， 节点A、节点B之间的电阻，加上99. 91 Ω的电阻R5后的1000欧姆，再加上4000 Ω电阻r2 阻值是5000欧姆，所以流过节点A、节点B之间四个步进盘的电流是1. 111mA，流过1000 Ω 电阻h的电流是5. 555mA。微小电压测量仪总标准工作电流设计成6. 666mA。
[0011] 电流经过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。
[0012] 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=1〇3 : 1〇2 : 10 : 1。
[0013] 在X5量程，标准工作电流流过第一步进盘5mA,流过第二步进盘0. 5mA,流过第 三步进盘0. 05mA,流过第四步进盘是0. 005mA,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lXl(T2mV，第三步进盘每个步进是lX10_3mV，第四步进盘每个步进是 1 X 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2 X 1(Γ4 Ω，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。
[0014] 当工作电流标准化后，第I测量盘掷％，第II测量盘掷112，第III测量盘掷％，第 IV测量盘掷n 4，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：
[0015] Ux = 5X0. 0211^0. 5X0. 02n2+0. 05X0. 02n3+0. 005X0. 02n4(mv)
[0016] Ux = 0. ln^O. 01n2+0. 001n3+0. 0001n4(mv)
[0017] 在X 1量程时，标准工作电流流过第一步进盘是1mA，流过第二步进盘是0. 1mA, 流过第三步进盘是0. 01mA,流过第四步进盘是0. 001mA,这时第一步进盘每个步进是 1 X l(T2mV,第二步进盘每个步进是1 X l(T3mV,第三步进盘每个步进是1 X l(T4mV,第四步进 盘每个步进是lXl(T5mV，当工作电流标准化后，第I测量盘掷化，第II测量盘掷11 2，第III 测量盘掷n3，第IV测量盘掷n4，开关K掷向左边，这时位于测量的两个端钮间电压为：
[0018] Ux = 1X0. 0211^0. 1X0. 02n2+0. 01X0. 02n3+0. 001 X 0. 02n4 (mv)
[0019] Ux = 0. Oln^O. 001n2+0. 0001n3+0. 00001n4(mv)
[0020] 微小电压测量仪工作电源可采用YJ49型高稳定度可调稳压电源，本微小电压测 量仪测量盘采用〇. 02 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。
[0021] 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6. 666mA，因此 调定电阻馬取152. 8 Ω，外加0?0. 2 Ω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。
[0022] 微小电压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小 电压测量仪"U x"两个测量端钮连接，微小电压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1( 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，这时微小电压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小电压测量仪，微小电压测量仪从调节范围在6?7V之间 的外接工作电源E正极端钮经过由21只7 Ω电阻串联构成的可调电阻RP1、由22只0. 32 Ω 电阻串联构成的可调电阻RP2、及调节范围在〇?〇. 4 Ω之间的可调电阻RP3、再经过四个步 进盘及单刀双掷开关I到152. 8 Ω调定电阻RN，再经过0?0. 2 Ω可锁定滑动触点的可调 电阻RP4回到调节范围在6?7V之间的外接工作电源E负极端钮组成微小电压测量仪工作 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 152. 8 Ω调定电阻RN和调节范围在0?0. 2 Ω之间可锁定滑动触点的可调电阻RP4，再经过 200K Ω电阻R5到不饱和标准电池EN负极组成微小电压测量仪标准回路；微小电压测量仪 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K2到负极端钮组成微小电压测量仪补偿回路；其特征在于第 一步进盘由有〇、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0.02Ω的电阻一只，测量盘 I的第"〇"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0、1、2、……10共11个档位的代换盘ΙΓ组 成，第三步进盘由有〇、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ΠΓ组成，第四步进盘由有0、1、2、……10共11个档位的测量盘IV与有 〇、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999.8 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. 8 Ω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，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1000 Ω电 阻ri连接单刀双掷开关Ki中的X 1量程触点，代换盘Γ的第" 10"触点即电路节点B经过 99. 91 Ω的电阻R5连接单刀双掷开关&中的X 5量程触点，单刀双掷开关&中的X 5量程 触点与X 1量程触点间用4000 Ω电阻r2连接，单刀双掷开关心中的常闭触点连接152. 8 Ω 调定电阻Rn高电位端，152. 8 Ω调定电阻Rn经过0?0. 2 Ω可锁定滑动触点的可调电阻Rp4 连接微小电压测量仪外接工作电源E负极端钮，微小电压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】G01R17/20GK104101760SQ201410363557
【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