全自動電阻校驗裝置的製作方法
2023-05-08 22:40:41
專利名稱：全自動電阻校驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可標定標準電阻器、電阻箱、電位差計和標準電池的全自動電阻校驗裝置。
背景技術：
傳統的電阻校驗方式如附圖1所示，被測電阻與標準電阻串聯，恆流源輸出穩定電流，然後用電壓表分別測量被測電阻和標準電阻兩端的壓降值，根據UN/RN＝Ux/Rx，得到被測電阻的實測值Rx＝RN(Ux/UN)，其測量準確度由恆流源的電流穩定度、電壓表的測量精度以及標準電阻的等級來保證。由於國內外現有的電壓表的測量精度和靈敏度可以達到較高的指標，所以恆流源的輸出特性是保證電阻校驗精確度的關鍵，尤其是在低值電阻的校驗中，恆流源輸出的大電流的穩定性是至關重要的。現有的一些電阻校驗設備在低阻端的測量精度往往得不到保證。並且手動測試或檢定工作方式，受外部環境及人為因素影響比較大，可靠性差，容易發生各種差錯，而且單次測試的周期較長，工作效率比較低。無法滿足對測試精度或測試範圍的更高的要求。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的問題，提出一種可自動實現測量數據的實時採集和統計、且高精度低阻測量的全自動電阻校驗裝置。
本實用新型是這樣實現的一種全自動電阻校驗裝置，包括恆流源、標準電阻和電壓表，以及主控制器、電流擴展器和自動掃描開關，所述主控制器通過接口與所述電壓表相連，主控制器的控制信號輸出端與所述自動掃描開關的控制端相連，所述電流擴展器和恆流源的電流輸出端分別與所述自動掃描開關的電流輸入端相連，所述自動掃描開關的電流輸出端與所述標準電阻相連，所述標準電阻的電壓值、被測電阻的電壓值分別通過所述電壓表傳輸到所述主控制器。
所述恆流源為短期穩定度達10-6量級/10min、內阻108～1011Ω、輸出電流0～50mA的標準電源。
所述電流擴展器為短期穩定度小於10-6量級/10min、輸出電流為0.5A～5A的輔助電源。
所述接口為RS232串行接口或GPIB接口卡。
所述標準電阻為內置標準電阻或外置標準電阻。
所述主控制器為PC機。
所述電壓表為量程1nV～100V的直流數字納伏計。
本實用新型的有益效果由於採用PC機作為主控制器，實時採樣記錄數據和數據處理，包括修正溫度對電阻值的影響，並可通過多種方式輸出數據；在測試低阻時，主控制器發送電流換向指令，自動掃描開關根據指令將恆流源輸出的電流反向輸出到被測電阻上，如此多次反覆，主控制器將測得的數據進行數學處理，將觸點熱電勢帶來的誤差基本消除、減小熱電勢幹擾。本實用新型在測量範圍為0.001歐姆～100000歐姆之間時，測量精度可達0.0003％～0.0006％。
圖1為電阻校驗的原理框圖；圖2為全自動電阻校驗裝置的結構原理框圖；具體實施方式
參見附圖2，本實用新型的一種全自動電阻校驗裝置由數字納伏計、主控制器、電流擴展器、標準電阻、高精度恆流源、自動掃描開關組成，標準電阻、高精度恆流源和自動掃描開關安裝在主控制器內部，數字納伏計通過專用接口與主控制器相連，高精度恆流源和電流擴展器輸出的電流都通過自動掃描開關輸出，如果採用內置標準電阻作校驗標準，則自動掃描開關輸出的電流IOUT要流經內置標準電阻再到被測電阻；如果採用外部標準，則自動掃描開關輸出的電流IOUT要流經外置標準電阻再到被測電阻。其中自動掃描開關可為市售的電子變向器。
本實用新型的數字納伏計1採用吉時利公司的2182型直流數字納伏計，其量程為1nV～100V，滿量程下測試精度為0.0002％，通過RS232接口與主控制器實現數據通訊，接收由主控制器發出的測試指令，並將被測電阻的端電壓VIN1和標準電阻的端電壓VIN2實時發送回主控制器。
本實用新型的主控制器採用PC機作為自動控制裝置，主控制器將控制指令發送到自動掃描開關，驅動高精度恆流源或電流擴展器3輸出電流，開始測試工作。然後主控制器2接收數字納伏計1實時送回的測量數據，採用標準的統計及誤差計算方法，算出檢測結果通過液晶屏顯示出來並保存。主控制器2通過RS232串行口實現與數字納伏計1的通訊，也可以通過擴展GPIB接口卡實現GPIB儀表總線通訊。
本實用新型在進行電阻校驗時採用了市售的高精度恆流源，其技術指標為輸出電流0～50mA，內阻為108～1011Ω，短期穩定度達到10-6量級/10min。此時外部的待測電阻對電流的影響被降低到極小，大大減小了系統的誤差。
本實用新型在測量低值被測電阻時為了提高電源電流而採用了電流擴展器作為輔助電源，其原理與高精度恆流源一致，但輸出電流為0.5A～5A，短期穩定度小於10-6量級。其中測試0.1Ω標準電阻時輸出電流為0.5A、測試0.01Ω標準電阻時輸出電流為1A、測試0.001Ω標準電阻時輸出電流為5A。電流擴展器也為市售產品。
為了消除觸點熱電勢對測試結果的影響，本實用新型採用電流換向的方法，在完成一次測量後，由主控制器發送電流換向指令，自動掃描開關根據指令將恆流源輸出的電流反向輸出到被測電阻上，系統再測一次。如此多次反覆，將測得的數據進行數學處理，就可以將觸點熱電勢帶來的誤差基本消除。
本實用新型內置標準電阻4，如果配用的是一等標準電阻，則可以檢定二等標準電阻及以下各等級直流標準電阻。內置的標準電阻等級降低，則可以檢定的直流電阻等級也相應降低。
權利要求1.一種全自動電阻校驗裝置，包括恆流源、標準電阻和電壓表，其特徵在於還包括主控制器、電流擴展器和自動掃描開關，所述主控制器通過接口與所述電壓表相連，主控制器的控制信號輸出端與所述自動掃描開關的控制端相連，所述電流擴展器和恆流源的電流輸出端分別與所述自動掃描開關的電流輸入端相連，所述自動掃描開關的電流輸出端與所述標準電阻相連，所述標準電阻的電壓值、被測電阻的電壓值分別通過所述電壓表傳輸到所述主控制器。
2.根據權利要求1所述的全自動電阻校驗裝置，其特徵在於所述恆流源為短期穩定度達10-6量級/10min、內阻108～1011Ω、輸出電流0～50mA的標準電源。
3.根據權利要求1所述的全自動電阻校驗裝置，其特徵在於所述電流擴展器為短期穩定度小於10-6量級/10min、輸出電流為0.5A～5A的輔助電源。
4.根據權利要求1所述的全自動電阻校驗裝置，其特徵在於所述接口為RS232串行接口或GPIB接口卡。
5.根據權利要求1所述的全自動電阻校驗裝置，其特徵在於所述標準電阻為內置標準電阻或外置標準電阻。
6.根據權利要求1～5之一所述的全自動電阻校驗裝置，其特徵在於所述主控制器為PC機。
7.根據權利要求1～5之一所述的全自動電阻校驗裝置，其特徵在於所述電壓表為量程1nV～100V的直流數字納伏計。
專利摘要本實用新型涉及一種全自動電阻校驗裝置。它包括恆流源、標準電阻和電壓表，以及主控制器、電流擴展器和自動掃描開關，所述主控制器通過接口與所述電壓表相連，主控制器的控制信號輸出端與所述自動掃描開關的控制端相連，所述電流擴展器和恆流源的電流輸出端分別與所述自動掃描開關的電流輸入端相連，所述自動掃描開關的電流輸出端與所述標準電阻相連，所述標準電阻的電壓值、被測電阻的電壓值分別通過所述電壓表傳輸到所述主控制器。本實用新型解決了低值電阻的校驗中，測量精度得不到保證、且手動測試或檢定工作方式受外部環境及人為因素影響比較大、可靠性差的問題。
文檔編號G01R27/02GK2874514SQ200620040348
公開日2007年2月28日 申請日期2006年3月21日 優先權日2006年3月21日
發明者陳正榮, 朱慶發, 吳維華, 董亞峰 申請人:上海儀器儀表研究所, 上海蘭斯汀儀表研究所