专利名称:测温电阻箱的制作方法
测温电阻箱属仪器仪表产品，是校验以铜、铂热电阻作一次仪表的0.5级以下(包括0.5级)的各种测温仪表的标准仪器。适合现场和实验室内对动圈指示仪表、自动平衡电桥、各种控温仪等的检定和校验，也适合做气动、电动单元仪表之温度变送器的校验和定值。
目前校验以热电阻作一次仪表的各种测温仪表使用的标准仪器是普通电阻箱，校验时必须通过“温度-电阻对照表”才能实现“标准”与“被测”的比对。另外，热电阻每一温度点对应的电阻值为4或5位数值，每转换一个温度点一般要转动4或5个转盘，动作频繁。
测温电阻箱是一个非线性电阻箱，它能模拟现行铜、铂热电阻在各种温度下的电阻值，(故又称为热电阻模拟器)其转盘为温度刻度、校验时勿需使用“温度-电阻对照表”，转换一个温度点一般只需转动一个转盘。
本发明的目的就是为了改进配用铜、铂热电阻的各种测温仪表的检定、校验方法，简化操作过程、减少操作次数和人为差错。
本测温电阻箱是在发明者本人建立的热电阻等效电路理论的基础上设计出来的。该等效电路理论可归纳如下A、铂热电阻热电方程的新的表达式铂热电阻在0～650℃的热电方程式为Rt＝R0(1+At+Bt2)……①式中Rt-热电阻在t℃时的电阻值。
R0-热电阻在0℃时的电阻值。
A、B-常数。
设在Rt方程中有任意工作区间(t1t2)，在(t1t2)区间内有工作点t，如附图1所示。
用K表示t在区间(t1t2)中的位置，即K = (t-t1)/(t2-t1)则t＝t1+K(t2-t1)……②将②式代入①式(Rt)/(Ro) = 1+A〔t1+K(t2-t1)〕+B〔t1+K(t2-t1)〕2略去中间运算过程得(Rt)/(Ro) = 1+At1+Bt12+K(t2-t1)〔A+2Bt1+B(t2-t1)〕-K(1-K)B(t2-t1)2……③设R01＝(1+At1+Bt21)R0……④RK＝(t2-t1)〔A+2Bt1+B(t2-t1)〕R0……⑤Rε＝-B(t2-t1)2R0……⑥则方程③可简写为Rt＝R01+KRK+K(1-K)Rε……⑦⑦式称为铂热电阻的新的热电方程。
Rt成为K的函数，在t1t2确定后R01、RK、Rε均为定值。
B、新热电方程的等效电路附图2的电路由一个滑线电阻RP和固定电阻Rn并联组成。当滑针接在RP上某点p时便构成一个三角形网路，如附图3所示。
设K＝ (RAC)/(RP) 则RAC＝KRP
RBC＝RP-KRP＝(7-K)RPRAB＝Rn将此三角形网路化为星形网路，如附图4所示。
按定义有RA= (RAC·RAB)/(RAB+RBC+RAB) = K (RPRn)/(RP+RN)RB= (RBC·RAB)/(RAC+RBC+RAB) = (7-K) (RPRn)/(RP+Rn)RC= (RBC·RAC)/(RAC+RBC+RAE) = K(1-K) (RP2)/(RP+Rn)附图5上的电路由附图2电路加R0组成，AC间电阻R可以写成R＝R0+RA+RC即R=RO+K (RPRn)/(RP+Rn) + K(1-K) (R2P)/(RP+Rn) ……⑧如果要用⑧式代替⑦式，只要R0＝R01……⑨(RPRn)/(RP+Rn) ＝RK……⑩(RP2)/(RP+Rn) ＝RC……(11)将⑩(11)联立，解出RP和Rn，略去中间运算过程，得
RP＝RK+Rε……(12)Rn= (RK)/(Rε) (RK+RG)……(13)将④⑤⑥式代入，略去中间运算过程，得R0＝(1+At1+Bt21)R0……(14)RP＝(t2-t1)(A+2Bt1)R0……(15)Rn＝ 1/(-B) (A+2Bt1)〔A+2Bt1+B(t2-t1)〕R0……(16)利用(14)(15)(16)可求出铂热电阻在任何工作区间的等效电路。
上述公式在t1＝0时，则为R0＝R0RP＝At2R0Rn＝ (A)/(-B) (A+Bt2)R0上面推导出的铂热电阻的等效电路就是测温电阻箱的理论电路。
本测温电阻箱由于利用了上述“热电阻等效电路理论”，所以它能模拟现行铜、铂热电阻在各种温度下的阻值，故又称为热电阻模拟器。
附图6是测温电阻箱的原理电路。
为了使测温电阻箱具有较高的精度，RP滑线电阻设计为十进制步进电阻箱。测温电阻箱有四个温度转盘，即×100℃、×10℃、×1℃和×0.1℃。实际上该仪器相当于由两个普通四位电阻箱和两个定值电阻复联构成的。图中与Rn电阻串联的四位电阻箱称为副电阻箱;另一个称为主电阻箱。主副电阻箱同位转盘电刷同轴，当主电阻箱阻值增加时副电阻箱阻值减少，但两电阻箱总阻始终保持定值(等于RP)。与附图5比较，主电阻箱相当于滑线电阻RP滑针以下的部分，副电阻箱相当于滑针以上的部分，C点相当于滑针。
测温电阻箱设计上采用t1＝0，即各转盘为0时输出阻值为热电阻的零值电阻R0，因此R0＝R0……(17)Rn＝ (A)/(-B) (A+Bt2)R0……(18)RP＝At2R0……(19)RP是由四位十进电阻箱组成，其各转盘步进阻值为×1盘 R3＝ (RP)/(t2) ＝AR0×10盘 R2＝10AR0×100盘 R1＝102AR0×0.1盘 R4＝10-1AR0利用附图6及公式(17)(18)(19)就可以设计出各种实用规格的测温电阻箱。
在校验测温仪表时使用测温电阻箱与使用普通电阻箱比较有四个明显优点其一，用测温电阻箱做标准仪器因其具有直接温度刻度，与被测仪表刻度一致，勿需使用“温度-电阻对照表”换算。(相当于仪器具有译码能力。)其二，用普通电阻箱每转换一个测量点一般需要转动4或5个转盘，而用测温电阻箱一般只需转动一个，可节省人力和时间。
其三，能直接求算被测仪表的允差和直接计算误差，勿须通过电阻值换算。
其四，可减少操作和计算中的人为差错。
本发明目录如下附图1热电阻温度-电阻特性曲线。
附图2新热电方程等效电路的并联支路。
附图3并联支路的等效三角形网络。
附图4并联支路的等效星形网络。
附图5热电阻等效电路。
附图6测温电阻箱原理电路。
附图7BA1、RA2型测温电阻箱原理图。
附图8G型测温电阻箱原理图。
附图9BA1、BA2和G型测温电阻箱外形图。
附表仪器中各电阻元件精度表。
本发明结构简单容易实现。
目前国内铂、铜热电阻有三种分度号，即BA1、BA2和G。附图7给出了BA1、BA2型测温电阻箱原理图及电路参数(测量范围0～611℃);附图8给出了G型测温电阻箱原理图及电路参数(测量范围0～150℃);附图9给出了这三种仪器的外形图。附表给出了这三种仪器的电阻元件精度。
各仪器转盘下的电钥开关采用一级电位差计之双刀2×11点开关。
仪器的设计精度为0.05级。
本仪器的基本误差以相对误差计，即仪器的任一输出值的绝对误差与输出标称值的比均不大于仪器的整机允许误差(±0.05%)，因此使用本仪器的试验误差约与使用0.02级普通电阻箱相仿。仪器所设计的元件精度已保证该指标的实现。
权利要求
1.测温电阻箱是一个具有特定用途的电阻箱，是校验以热电阻作为一次仪表的各种测温仪表的标准仪器。本发明的特征是本仪器能模拟铜、铂热电阻在各种温度下的阻值，其转盘为温度刻度，其输出为与温度刻度相应的电阻值，该仪器由两个电阻箱和两个定值电阻复联构成。
2.如权项1所述，该仪器由两个四位十进电阻箱为主要组件，两电阻箱同位转盘电刷同轴，当一个电阻箱阻值增加时另一个电阻箱阻值减少，但两电阻箱阻值之和始终保持为定值，从而使整机构成非线性输出。
3.按权项1、2所述，该仪器四个转盘分别为×100℃、×10℃、×1℃和×0.1℃。
专利摘要
测温电阻箱是一个非线性电阻箱，它能模拟现行铜、铂热电阻在各种温度下的阻值，故又称为热电阻模拟器。
文档编号G01R27/00GK85100333SQ85100333
公开日1986年7月9日 申请日期1985年4月1日
发明者付狄鹏 申请人:付狄鹏导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan