專利名稱：有五位讀數(shù)采用分流支路的三量程直流電位差計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量直流電壓的儀器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前生產(chǎn)的電位差計(jì)，當(dāng)測(cè)量盤有三個(gè)以上時(shí)，兩個(gè)測(cè)量端鈕間存在開(kāi)關(guān)接觸電阻及變差，因此，即使工作電流小到0.1mA，開(kāi)關(guān)的電刷及觸點(diǎn)不僅采用銀銅復(fù)合材料，接觸面積也做得挺大，來(lái)減小測(cè)量開(kāi)關(guān)步進(jìn)切換時(shí)變差帶來(lái)影響，這就使儀器體積變大，即便如此，也不能使電位差計(jì)分辨率小到0.1μv，另外還存在開(kāi)關(guān)的熱電勢(shì)與接觸可變熱電勢(shì)影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是，當(dāng)電位差計(jì)內(nèi)用于測(cè)量部分有三個(gè)步進(jìn)盤與一個(gè)滑線盤時(shí)，測(cè)量開(kāi)關(guān)步進(jìn)切換的接觸電阻及變差，開(kāi)關(guān)熱電勢(shì)不影響測(cè)量結(jié)果，使儀器分辨率達(dá)0.1μv。在量程轉(zhuǎn)換時(shí)，量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)或二位數(shù)乘10的整數(shù)次冪的阻值。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，用于降低電源電壓的固定電阻R0，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用調(diào)定電阻RN及測(cè)量步進(jìn)開(kāi)關(guān)上的電阻串聯(lián)在電位差計(jì)工作回路中，調(diào)定電阻上的電壓降與電位差計(jì)內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)相等時(shí)，其工作電流等于1mA；其特征在于第一步進(jìn)盤由各有20×100Ω的第I測(cè)量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由0點(diǎn)與1點(diǎn)之間無(wú)電阻，這二個(gè)觸點(diǎn)斷開(kāi)，其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×22Ω的第II測(cè)量盤，有10×22Ω的第II′代換盤及不焊有電阻、0點(diǎn)獨(dú)立、其余觸點(diǎn)連接的第II″輔助盤組成，第三步進(jìn)盤由同為10×2.2Ω電阻組成的第III測(cè)量盤和第III′代換盤及有10×1.1Ω電阻的第III″輔助盤組成，第四盤為雙滑線盤，兩根滑線電阻阻值都是0～12.1Ω，其中一根為第IV測(cè)量盤滑線，另一根為第IV′代換盤滑線，滑線的刻度盤標(biāo)有0～10十一個(gè)示值的10個(gè)大格，每大格有10個(gè)小格，0示值往前有5個(gè)小格顯示，再往前到滑線盤始端也相當(dāng)于“-1”往后有5小格電阻在滑線盤內(nèi)部，每大格對(duì)應(yīng)的電阻值是1.1Ω，除第一步進(jìn)盤外，其余各盤測(cè)量盤與代換盤的電刷各自兩兩連通；第I′代換盤第20點(diǎn)通過(guò)647.9Ω電阻R1連接第III″輔助盤第10點(diǎn)，第III″輔助盤0點(diǎn)連接第II″輔助盤0點(diǎn)連接，該盤電刷與第II″輔助盤除0點(diǎn)外其余點(diǎn)連接，第II″輔助盤電刷一路連接第II′代換盤第10點(diǎn)，另一路通過(guò)198Ω電阻R2與第III′代換盤第10點(diǎn)連接，第II測(cè)量盤第1點(diǎn)連接第III測(cè)量盤第10點(diǎn)，第II測(cè)量0點(diǎn)與第III測(cè)量盤0點(diǎn)共同連接阻值為201.1Ω電阻R3后與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接，第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接第IV測(cè)量盤第10點(diǎn)，第IV′代換盤始端連接27687.9Ω電阻R4后與第I′代換盤0點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開(kāi)關(guān)K1-1的×1量程觸點(diǎn)K1-2的×1量程觸點(diǎn)與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×1量程觸點(diǎn)通過(guò)2430Ω電阻r2與K1-3的×10量程觸點(diǎn)連接，該觸點(diǎn)連接在電位差計(jì)測(cè)量電路的負(fù)極，四刀三擲開(kāi)關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接第1測(cè)量盤電刷；30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接，電阻r3的另一端連接K1-1的×0.1量程觸點(diǎn)，K1-2的×0.1量程觸點(diǎn)通過(guò)270Ω電阻r4與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×0.1量程觸點(diǎn)與×1量程觸點(diǎn)通過(guò)240.3Ω電阻r5連接，四刀三擲開(kāi)關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個(gè)常閉觸點(diǎn)短接；測(cè)量端兩個(gè)端鈕正極與第II測(cè)量盤第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過(guò)檢流計(jì)切換開(kāi)關(guān)K2與第IV測(cè)量盤線始端連接。
通過(guò)以上技術(shù)方案，三個(gè)步進(jìn)盤及一個(gè)滑線盤用于測(cè)量部分的測(cè)量盤是用導(dǎo)線連接的，接觸電阻及變差，不在測(cè)量回路內(nèi)，影響的只是電位差計(jì)工作回路總阻，由于總阻阻值很大，所以變差可以忽略，幾個(gè)μV的熱電勢(shì)影響的是電源電壓，電源電壓是伏，熱電勢(shì)是多少μV，兩者相差10的6次方數(shù)量級(jí)，因此影響可以忽略，退一步講，即使接觸電阻變差及熱電勢(shì)大到不可忽略程度，可通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)整RP2的阻值得到修正，零電勢(shì)可以通過(guò)調(diào)整滑線盤零位得到修正，或增大第IV測(cè)量盤與第I測(cè)量盤之間引線電阻來(lái)修正，因此本儀器分辨率為0.1μV時(shí)，能得到很好的重復(fù)性。由于量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)或兩位數(shù)乘10的整數(shù)次冪，可用過(guò)渡標(biāo)準(zhǔn)電阻對(duì)量程轉(zhuǎn)換用電阻阻值進(jìn)行修正，提高了電位差計(jì)量程比的準(zhǔn)確度。


附圖是本發(fā)明原理電路。
具體實(shí)施例方式
由“Ux”正極經(jīng)過(guò)各個(gè)測(cè)量盤，再經(jīng)過(guò)切換開(kāi)關(guān)K2到“Ux”負(fù)極是測(cè)量回路，由電源正極經(jīng)過(guò)測(cè)量步進(jìn)開(kāi)關(guān)到調(diào)定電阻RN及RP3，然后到電阻R0，可調(diào)電阻RP2及RP1后，回到電源負(fù)極是工作回路，從標(biāo)準(zhǔn)電池EN正極經(jīng)過(guò)切換開(kāi)關(guān)K2，到調(diào)定電阻RN及RP3，再到標(biāo)準(zhǔn)電池負(fù)極是標(biāo)準(zhǔn)回路。當(dāng)四只盤都擲“0”時(shí)，第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電阻是2970Ω，右邊電阻等于29700Ω，第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻為2700Ω，因此第一盤兩把電刷間總電流的10/11在左邊流動(dòng)，1/11在右邊流動(dòng)。當(dāng)?shù)诙P擲0點(diǎn)時(shí)，第二盤與第三盤并聯(lián)部份電阻相等，當(dāng)?shù)谌P擲不同示值時(shí)，電路阻值不變。當(dāng)?shù)诙P不擲在0時(shí)，第三盤擲不同示值，電路阻值在沒(méi)有第III″輔助盤時(shí)阻值是變化的，第三盤每增加一個(gè)步進(jìn)，電路阻值會(huì)增加每個(gè)步進(jìn)電阻一半的阻值，為了保持電路總阻不變，在第三輔助盤中每個(gè)步進(jìn)減小同樣阻值，當(dāng)?shù)诙竭M(jìn)盤擲0時(shí)阻值最小，這時(shí)讓第III′輔助盤電阻全部串入電路，使電路阻值不變。由于第一盤及第四盤均由阻值相同的測(cè)量盤及代換盤組成，所以四個(gè)盤無(wú)論擲何示值，電路總阻不變。
在×1量程時(shí)，阻值為第一步進(jìn)盤兩把電刷間阻值的1/9的電阻r1與兩把電刷并聯(lián)，使流過(guò)第一步進(jìn)盤兩把電刷間的電流減小到×10量程時(shí)的1/10，使量限降低到1/10，電阻r1與兩把電刷并聯(lián)后使電阻值減小，因此電位差計(jì)電路中串入電阻r2來(lái)保持總電阻值不變。在×0.1量程，第一步進(jìn)盤兩把電刷間總阻串聯(lián)電阻r4后，以99倍于電阻r3的阻值與電阻r3并聯(lián)，使流過(guò)測(cè)量盤電流減小到×10量程的1/100，使量限降低到×10量程的1/100，并聯(lián)使阻值減小，通過(guò)在電位差計(jì)電路中串聯(lián)進(jìn)電阻r5加電阻r2來(lái)保持總阻值不變。
基本量程電位差計(jì)工作電流為1mA，第一步進(jìn)盤兩把電刷間左邊電流10/11mA，右邊電流為1/11mA，左邊電流流過(guò)第II″輔助盤電刷后分成相等的兩個(gè)支路，當(dāng)?shù)诙P擲0點(diǎn)時(shí)，流過(guò)第II測(cè)量盤及第III測(cè)量盤的兩個(gè)支路是分開(kāi)的，當(dāng)?shù)贗I測(cè)量盤不擲0時(shí)，流過(guò)第II測(cè)量盤支路電流全部流過(guò)第III測(cè)量盤電阻，第III測(cè)量盤10只電阻起到第II測(cè)量盤第1只電阻的作用，當(dāng)?shù)贗II測(cè)量盤擲n3時(shí)，n3～0電阻上的電流雖然就是左邊電流，但可以看成是兩個(gè)支路電流疊加而成，因此計(jì)算時(shí)可以以分開(kāi)計(jì)算；1mA工作電流是這樣確定的，在“Ux”兩端的兩個(gè)測(cè)量端鈕按極性接上接近滿量程的標(biāo)準(zhǔn)電壓，開(kāi)關(guān)K2擲向左邊，測(cè)量盤示值與標(biāo)準(zhǔn)電壓值相同，通過(guò)調(diào)節(jié)工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，使檢流計(jì)指零，再將開(kāi)關(guān)K2擲向右邊，取樣用調(diào)定電阻RN的阻值是1018Ω，串聯(lián)了0～2Ω可調(diào)電阻RP3，調(diào)節(jié)RP3，使檢流計(jì)再次指零，再將開(kāi)關(guān)K2擲向左邊，調(diào)節(jié)RP2使檢流計(jì)指零，又將開(kāi)關(guān)K2擲向右邊調(diào)節(jié)RP3使檢流計(jì)指零，當(dāng)開(kāi)關(guān)指向左邊及右邊不作調(diào)節(jié)檢流計(jì)均指零時(shí)，說(shuō)明電位差計(jì)工作電流已標(biāo)準(zhǔn)化，即調(diào)定電阻上的壓降與不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池EN的電動(dòng)勢(shì)已經(jīng)相等，這時(shí)將RP3鎖定，該電位差計(jì)今后就以此為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測(cè)量盤擲n1，第II測(cè)量盤擲n2，第III測(cè)量盤擲n3.第IV測(cè)量盤擲n4，開(kāi)關(guān)K2擲向左邊，這時(shí)位于測(cè)量的兩個(gè)端鈕間電壓為Ux＝5/11×22n2+5/11×2.2n3+10/11×(200+1.1)+10/11×100n1-1/11×(20-n1)×100-1/11×(10-n4)×1.1(mv)＝10n2+n3+2000/11+1+1000n1/11-2000/11+100n1/11-1+0.1n4(mv)＝100n1-10n2+n3+0.1n4(mv)以上是×10量程四個(gè)測(cè)量盤示值，在×0.1量程時(shí)，四個(gè)測(cè)量盤示值表達(dá)為n1+0.1n2+0.01n3+0.001n4(mv)，以上n4按大格阻值計(jì)算，因此在×0.1量程每小格分辯率為0.1μv。
電位差計(jì)工作電壓為4.5V，由于干電池每節(jié)穩(wěn)定電動(dòng)勢(shì)在1.4V～1.65V之間，為實(shí)現(xiàn)電源電壓在4.2V～4.95V均能把電位差計(jì)工作電流調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，取固定電阻R0＝480Ω，可調(diào)電阻RP1＝20×37Ω，RP2為0～41Ω。
四刀三擲開(kāi)關(guān)K1-4對(duì)×10、×1量程進(jìn)行輸入信號(hào)的衰減，在×0.1量程全部信號(hào)進(jìn)入放大器，在×1量程輸入信號(hào)為全部信號(hào)的(R10+R9)/(R8+R9+R10)，在×10量程時(shí)，輸入信號(hào)為全部信號(hào)的R10/(R8+R9+R10)。
權(quán)利要求
一種有五位讀數(shù)采用分流支路的三量程電位差計(jì)，它有工作電流調(diào)節(jié)電阻RP1及RP2，用于降低電源電壓的固定電阻R0，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)取樣用調(diào)定電阻RN及測(cè)量步進(jìn)開(kāi)關(guān)上的電阻串聯(lián)在電位差計(jì)工作回路中，調(diào)定電阻上的電壓降與電位差計(jì)內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)相等時(shí)，其工作電流等于1mA；其特征在于第一步進(jìn)盤由各有20×100Ω的第I測(cè)量盤與第I′代換盤組成，第二步進(jìn)盤由0點(diǎn)與1點(diǎn)之間無(wú)電阻，這二個(gè)觸點(diǎn)斷開(kāi)，其余觸點(diǎn)由電阻連接的9×22Ω的第II測(cè)量盤，有10×22Ω的第II′代換盤及不焊有電阻、0點(diǎn)獨(dú)立、其余觸點(diǎn)連接的第II″輔助盤組成，第三步進(jìn)盤由同為10×2.2Ω電阻組成的第III測(cè)量盤和第III′代換盤及有10×1.1Ω電阻的第III″輔助盤組成，第四盤為雙滑線盤，兩根滑線電阻阻值都是0～12.1Ω，其中一根為第IV測(cè)量盤滑線，另一根為第IV′代換盤滑線，滑線的刻度盤標(biāo)有0～10十一個(gè)示值的10個(gè)大格，每大格有10個(gè)小格，0示值往前有5個(gè)小格顯示，再往前到滑線盤始端也相當(dāng)于“-1”往后有5小格電阻在滑線盤內(nèi)部，每大格對(duì)應(yīng)的電阻值是0.88Ω，除第一步進(jìn)盤外，其余各盤測(cè)量盤與代換盤的電刷各自兩兩連通；第I′代換盤第20點(diǎn)通過(guò)647.9Ω電阻R1連接第III″輔助盤第10點(diǎn)，第III″輔助盤0點(diǎn)連接第II″輔助盤0點(diǎn)連接，該盤電刷與第II″輔助盤除0點(diǎn)外其余點(diǎn)連接，第II″輔助盤電刷一路連接第II′代換盤第10點(diǎn)，另一路通過(guò)198Ω電阻R2與第III′代換盤第10點(diǎn)連接，第II測(cè)量盤第1點(diǎn)連接第III測(cè)量盤第10點(diǎn)，第II測(cè)量0點(diǎn)與第III測(cè)量盤0點(diǎn)共同連接阻值為201.1Ω電阻R3后與第I測(cè)量盤0點(diǎn)連接，第I測(cè)量盤第20點(diǎn)連接第IV測(cè)量盤第10點(diǎn)，第IV′代換盤始端連接27687.9Ω電阻R4后與第I′代換盤0點(diǎn)連接；第I′代換盤電刷與300Ω電阻r1并聯(lián)在電位差計(jì)測(cè)量部份正極，電阻r1的另一端連接四刀三擲開(kāi)關(guān)K1-1的×1量程觸點(diǎn)K1-2的×1量程觸點(diǎn)與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×1量程觸點(diǎn)通過(guò)2430Ω電阻r2與K1-3的×10量程觸點(diǎn)連接，該觸點(diǎn)連接在電位差計(jì)測(cè)量電路的負(fù)極，四刀三擲開(kāi)關(guān)K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接第1測(cè)量盤電刷；30Ω電阻r3與第I′代換盤電刷連接，電阻r3的另一端連接K1-1的×0.1量程觸點(diǎn)，K1-2的×0.1量程觸點(diǎn)通過(guò)270Ω電阻r4與K1-1的×10量程觸點(diǎn)連接，K1-3的×0.1量程觸點(diǎn)與×1量程觸點(diǎn)通過(guò)240.3Ω電阻r5連接，四刀三擲開(kāi)關(guān)K1-1、K1-2、K1-3的三個(gè)常閉觸點(diǎn)短接；測(cè)量端兩個(gè)端鈕正極與第II測(cè)量盤第10點(diǎn)連接，負(fù)極通過(guò)檢流計(jì)切換開(kāi)關(guān)K2與第IV測(cè)量盤線始端連接。
全文摘要
一種用于直流電壓測(cè)量的有五位讀數(shù)采用分流支路的三量程直流電位差計(jì)，有3個(gè)量程，它有20×100Ω，9×22Ω，10×2.2Ω三個(gè)測(cè)量盤和0～12.1Ω滑線盤組成，提供五位讀數(shù)，所有測(cè)量用電阻直接用導(dǎo)線連接，將測(cè)量步進(jìn)開(kāi)關(guān)的接觸電阻及變差排除在測(cè)量結(jié)果之外，最小分辨為0.1μV時(shí)也有很好的重復(fù)性，量程轉(zhuǎn)換用電阻是一位數(shù)或二位數(shù)乘10的整數(shù)次冪。
文檔編號(hào)G01R17/00GK1811470SQ20051006227
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者駱乃光 申請(qǐng)人:駱乃光