專利名稱：精密多值電感標準的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種精密多值電感標準，是檢測校準LCR測量儀的主要標準器之一，屬計量技術領域。
背景技術：
目前國外研制生產(chǎn)的環(huán)形標準電感器(如美國GR公司生產(chǎn)的GR1482標準電感器)僅是單名義值，還沒有高精度的標準電感箱，而且溫度系數(shù)較大(±3×10-5/℃)；國內研制的DGX-1電感箱溫度系數(shù)較大，與GR1482相同，其電感值受環(huán)境溫度變化的影響較大，不適合于作環(huán)境溫度波動較大的現(xiàn)場標準，也不適合于在控溫條件較差的實驗室作標準。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種溫度系數(shù)小，抗電磁干擾能力強，防潮性能好，幾乎不受環(huán)境條件影響的精密多值電感箱，滿足各計量、科研與生產(chǎn)部門檢測/校準LCR測量儀的要求。
本實用新型的技術解決方案是一種精密多值電感標準，電感標準線圈為環(huán)形結構，有兩條以上電感值引出線，引出線之間形成磁路閉合；導線的線膨脹系數(shù)αr小于10-5，骨架材料的線膨脹系數(shù)αR與導線的線膨脹系數(shù)αr之間滿足下式αR＝(1.5～2.5)αr一種精密多值電感標準，是將精密多值電感標準線圈用硅橡膠固定在環(huán)氧玻璃布板盒中，整個環(huán)氧玻璃布板盒再用硅橡膠固定在鋁盒中，并且用泡沫填充在環(huán)氧玻璃布板盒與鋁盒的間隙中，將其固定，然后用瀝青與石蠟制成的填充物覆蓋整個環(huán)氧玻璃布板盒，使之與空氣隔離，再用導線將電感值引出線接到開關。
本實用新型采用了獨特的溫度補償技術和環(huán)形結構，并進行電磁屏蔽，同時采用雙層密封和彈性接觸，解決了環(huán)境溫度影響、電磁干擾、防潮和防振的問題。
本實用新型的環(huán)形電感器的溫度補償技術為減小其溫度系數(shù)提供了理論依據(jù)，解決了環(huán)形電感器溫度系數(shù)大這個長期困擾人們的技術難題，大大地提高了環(huán)形電感器的可靠性，環(huán)境溫度的影響可以忽略不計。


圖1為精密多值電感標準線圈示意圖。
圖2為精密多值電感標準線圈引出線示意圖。
圖3為精密多值電感標準結構示意圖。
圖中0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10.電感值引出線，31.鋁盒上蓋，32.填充物，33.環(huán)氧玻璃布板盒，34.電感值引出線，35.環(huán)氧玻璃布板骨架，36.泡沫，37.環(huán)形電感線圈，38.硅橡膠，39.鋁盒。
具體實施實施方式電感標準的結構采用環(huán)形，其優(yōu)點是漏磁少，易于屏蔽，因此抗電磁干擾能力強，測量結果穩(wěn)定可靠，環(huán)形電感器的缺點是加工工藝較復雜，溫度系數(shù)偏大，為±3×10-5/℃，大約是螺管型電感器的10倍。下面主要從原理上分析環(huán)形電感器的溫度補償技術。
橫截面為圓的環(huán)形電感器如圖1所示。由理論分析可知，電感器的溫度系數(shù)為α＝2.08αr-1.08αR(1)式中αr-線圈沿r方向的溫度線膨脹系數(shù)，可視為導線的線膨脹系數(shù)；αR-線圈沿R方向的溫度線膨脹系數(shù)，可視為骨架材料的線膨脹系數(shù)；令式(1)中α＝0，便得到溫度系數(shù)為零的條件αR＝1.92αr(2)由式(2)可知，當骨架材料的線膨脹系數(shù)αR為導線的線膨脹系數(shù)αr的1.92倍時，環(huán)形電感器的溫度系數(shù)為零。理論上可以將環(huán)形電感器的溫度系數(shù)減小為零，但事實上做不到，因為很難選擇到線膨脹系數(shù)剛好滿足上式關系的材料。只要骨架材料和導線的線膨脹系數(shù)基本滿足上式，在αR是αr的(1.5～2.5)倍之間，并且導線本身的線膨脹系數(shù)在10-5數(shù)量級以下，均可以實現(xiàn)電感器的溫度系數(shù)在10-6數(shù)量級以下。如導線選擇黃銅(αr＝1.85×10-5/℃)或銅(αr＝1.85×10-5/℃)或定膨脹合金4J58(αr＝1.207×10-5/℃)，骨架材料選擇非磁性材料環(huán)氧玻璃布板(αR＝2.9×10-5/℃)。在本實施例中，導線選擇銅絲包線，骨架材料選擇非磁性材料環(huán)氧玻璃布板(αR＝2.9×10-5/℃)，將αr＝1.65×10-5/℃和αR＝2.9×10-5/℃代入式(1)中，環(huán)形電感器的溫度系數(shù)為α＝2.08×1.65×10-5/℃-1.08×2.9×10-5/℃＝3.0×10-6/℃該溫度系數(shù)僅是目前國內外環(huán)形標準電感器溫度系數(shù)(3.0×10-5/℃)的十分之一。
依據(jù)理論分析，用本實用新型分別測量了0.9mH、9mH、90mH三只電感器的溫度系數(shù)，測量數(shù)據(jù)見表1表1精密十進位電感箱溫度系數(shù)測量結果

由實驗數(shù)據(jù)計算溫度系數(shù)的公式為α=1(n-1)LΣn=2nLn-Ln-1tn-tn-1,n=(2,3...)----(3)]]>式中n為測量序數(shù)，在本次測量中，n最大為4，因此實測的溫度系數(shù)為α9mH＝3.0×10-6/℃α90mH＝3.0×10-6/℃電感器線圈引出線如圖2所示，電感器線圈有兩條以上電感值引出線，不同的引出線個數(shù)形成不同數(shù)量的電感值，引出線之間形成磁路閉合，每一個磁路閉合得到一個電感值。既可只引出一個電感值，制作成單值電感標準；也可以引出多個電感值，制作成多值電感標準；也可以將多值電感器串聯(lián)，制作成多量程的電感箱。本實施例有11條電感值引出線，使電感值引出線0與1，0與2，…，0與10之間的磁路閉合，得到10個電感值。
用上述電感標準線圈制成的精密多值電感標準如圖3所示，繞制在環(huán)氧玻璃布板骨架35上的環(huán)形電感線圈37用硅橡膠38固定在環(huán)氧玻璃布板盒33中，整個環(huán)氧玻璃布板盒再用硅橡膠固定在鋁盒39中，并且用泡沫36填充在環(huán)氧玻璃布板盒與鋁盒的間隙中，將其固定，然后用瀝青與石蠟制成的填充物32覆蓋整個環(huán)氧玻璃布板盒，使之與空氣隔離，再用導線將電感值引出線34接到開關。
權利要求1.一種精密多值電感標準，其特征在于電感標準線圈為環(huán)形結構，有兩條以上電感值引出線，引出線之間形成磁路閉合；導線的線膨脹系數(shù)αr小于10-5，骨架材料的線膨脹系數(shù)αR與導線的線膨脹系數(shù)αr之間滿足下式αR＝(1.5～2.5)αr。
2.根據(jù)權利要求1所述的精密多值電感標準，其特征在于電感標準線圈的骨架材料為環(huán)氧玻璃布板，導線選自黃銅導線、銅導線或定膨脹合金中的一種。
3.一種精密多值電感標準，其特征在于將精密多值電感標準線圈用硅橡膠固定在環(huán)氧玻璃布板盒中，整個環(huán)氧玻璃布板盒再用硅橡膠固定在鋁盒中，并且用泡沫填充在環(huán)氧玻璃布板盒與鋁盒的間隙中，將其固定，然后用瀝青與石蠟制成的填充物覆蓋整個環(huán)氧玻璃布板盒，使之與空氣隔離，再用導線將電感值引出線接到開關。
4.一種精密多量程電感箱，其特征在于該電感箱由多只精密多值電感標準串聯(lián)組成。
專利摘要本實用新型涉及一種精密多值電感標準，是檢測校準LCR測量儀的主要標準器之一，屬計量技術領域。其電感標準線圈為環(huán)形結構，有兩條以上電感值引出線，引出線之間形成磁路閉合；導線的線膨脹系數(shù)α
文檔編號H01F38/00GK2681149SQ0327963
公開日2005年2月23日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權日2003年9月15日
發(fā)明者李武 申請人:廣州賽寶計量檢測中心服務有限公司