微小電壓測量儀的制作方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量有四個步進盤、兩個量程的微小電壓測量儀，它每個步進盤都由測量盤和與測量盤結構相同的代換盤組成，它第一步進盤上測量盤與代換盤的觸點間焊有電阻，其余步進盤上都沒有電阻，它使微小電壓測量儀內部引線電阻、開關接觸電阻及變差、熱電勢對儀器影響都能夠忽略。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及對直流電壓進行測量的儀器。 微小電壓測量儀
【背景技術】
[0002] 當前對于有四個步進盤的微小電壓測量儀，在四個步進盤之間的連接上，中間盤 普遍采用開關切換，這樣就產生接觸電阻的變差，給分辨率帶來限制。為了克服該問題，一 般采用大電刷以增大接觸面積，并采用銀-銅復合材料；申請號200810120441. X公開了有 四個步進盤的微小電壓測量儀解決開關接觸電阻變差的新方法，它的四個步進盤都由測量 盤及代換盤組成，不含輔助盤，每個測量盤及代換盤上都有電阻，它的四個步進盤上的測量 盤與代換盤在電路中組成了橋式線路，它最大的毛病在于誤差不獨立，一旦測量盤某點示 值超差，就無法確定是哪只電阻超差引起的，這對鑒定與維修帶來不便。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是設計一種有四個步進盤的微小電壓測量儀，它不采用橋式線路， 這樣誤差可以獨立，且后三個步進盤觸點間沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器體積。
[0004] 本發明的技術方案這樣采取：微小電壓測量儀從調節范圍在6?7V之間的外接工 作電源E正極端鈕經過由21只7Ω電阻串聯構成的可調電阻R P1、由22只0. 32Ω電阻串聯 構成的可調電阻RP2、及調節范圍在〇?〇. 4 Ω之間的可調電阻RP3、再經過四個步進盤及單 刀雙擲開關到152. 8 Ω調定電阻RN，再經過0?0. 2 Ω可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4回 到調節范圍在6?7V之間的外接工作電源E負極端鈕組成微小電壓測量儀工作回路；從不 飽和標準電池E N正極經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到152. 8 Ω調 定電阻RN和調節范圍在〇?〇. 2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4，再經過200Κ Ω電 阻1?5到不飽和標準電池EN&極組成微小電壓測量儀標準回路；微小電壓測量儀用于連接被 測量"U x"的兩個端鈕，正極端鈕經過四個測量盤后，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G 的雙刀雙擲開關K2到負極端鈕組成微小電壓測量儀補償回路；其特征在于第一步進盤由有 〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤I與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤Γ組 成，測量盤I與代換盤Γ各檔觸點間連接阻值是0.02Ω的電阻一只，測量盤I的第"0"觸 點為電路節點Α，代換盤Γ的第"10"觸點為電路節點Β，第二步進盤由有0、1、2、……10 共11個檔位的測量盤II與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΓ組成，第三步進 盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與有0、1、2、……10共11個檔位的代換 盤ΙΙΓ組成，第四步進盤由有〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤IV與有0、1、2、…… 10共11個檔位的代換盤IV'組成，第二步進盤中測量盤II與代換盤ΙΓ上的各個觸點， 第三步進盤中測量盤III與代換盤ΙΙΓ上的各個觸點，第四步進盤中測量盤IV與代換盤 IV上的各個觸點，與第一步進盤中測量盤I與代換盤Γ對應觸點連接，第一步進盤測量 盤I的金屬接觸環與代換盤Γ的金屬接觸環間用999.8Ω的電阻Ri連接，第二步進盤測量 盤II的金屬接觸環與代換盤ΙΓ的金屬接觸環間用9999. 8Ω的電阻R2連接，第三步進盤 測量盤III的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用100ΚΩ的電阻R3連接，第四步 進盤測量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV的金屬接觸環間用1000ΚΩ的電阻R4連接，每 個步進盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉動時同步，測量盤I的第"0"觸點即節點A， 節點A經過節點C連接可調電阻R P3的低電位端，節點C另一路經過1000 Ω電阻Γι連接單 刀雙擲開關Ki中的XI量程觸點，代換盤Γ的第"10"觸點即電路節點Β經過99.91Ω的 電阻R 5連接單刀雙擲開關I中的X 5量程觸點，單刀雙擲開關&中的X 5量程觸點與X 1 量程觸點間用4000 Ω電阻r2連接，單刀雙擲開關&中的常閉觸點連接152. 8 Ω調定電阻 RN高電位端，152. 8 Ω調定電阻RN經過0?0. 2 Ω可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4連接微小 電壓測量儀外接工作電源E負極端鈕，微小電壓測量儀用于連接被測量"U x"的兩個測量端 鈕，正極端鈕與節點A連接，負極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關 K2后與測量盤I的第10觸點連接。
[0005] 通過以上技術方案，第二、第三、第四步進盤觸點間都沒有電阻，四個步進盤誤差 獨立，且四個步進盤誤差一致，這給調試與維修帶來方便，也使微小電壓測量儀結構簡單， 體積縮小，從而降低了生產成本；當微小電壓測量儀四個測量盤置"〇"時，微小電壓測量儀 的內部線路總電勢是Α點電位，一點電位為"0"，所以本微小電壓測量儀的零電勢很小，四 個步進盤各個支路幾個μ V的熱電勢都串聯在以伏為單位的電壓降上，因此熱電勢對"Ux" 的兩個測量端鈕影響可以忽略。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明的一種原理電路。
[0007] 在圖1中，21X7 Ω的可調電阻RP1，表示可調電阻RP1上有21只阻值是7 Ω的電阻 串聯，同理，22X0. 32 Ω的可調電阻RP2，表示可調電阻RP2上有22只阻值是0.32 Ω的電阻 串聯，第一步進盤測量盤I與代換盤Γ上的10X0. 02 Ω，表示測量盤I與代換盤Γ上都 有10只阻值是0.02 Ω的電阻串聯，
[0008] 在圖1中，步進盤上粗黑線條表示金屬接觸環，空心小圓圈表示金屬觸點，雙向箭 頭表不金屬電刷。
【具體實施方式】
[0009] 實施例1，在圖1中，節點A、節點B之間四個步進盤中任意一個步進盤轉動時，電 流流過測量盤增加的電阻等于電流流過代換盤減少的電阻，反之也然，所以，四個步進盤不 管置何示值，該步進盤在節點A與節點B之間電阻值不變，這能保證四個步進盤不管置何示 值，各步進盤電阻比值基本不變，也保證各步進盤的電流基本不變。
[0010] 在X5量程，四個步進盤在節點A、節點B之間的總電阻約1000ΚΩ/1111，加上 99. 91Ω的電阻R5后是1000歐姆，節點C經過1000Ω電阻Γι& 4000Ω電阻1*2到單刀雙 擲開關I中的X 5量程觸點時電阻值是5000歐姆，所以流過節點Α、節點Β之間四個步進盤 的電流是5. 555mA，流過1000 Ω電阻巧及4000 Ω電阻1*2的電流是1.111mA，在XI量程， 節點A、節點B之間的電阻，加上99. 91 Ω的電阻R5后的1000歐姆，再加上4000 Ω電阻r2 阻值是5000歐姆，所以流過節點A、節點B之間四個步進盤的電流是1. 111mA，流過1000 Ω 電阻h的電流是5. 555mA。微小電壓測量儀總標準工作電流設計成6. 666mA。
[0011] 電流經過A后分成四路：一路經過第一步進盤，一路經過第二步進盤，一路經過第 三步進盤，一路經過第四步進盤，四路電流匯合于節點B。
[0012] 各步進盤電阻比：第一步進盤：第二步進盤：第三步進盤：第四步進盤= 1 : 10 : 102 : 103,所以，流過各步進盤電流比：第一步進盤：第二步進盤：第三步進盤： 第四步進盤=1〇3 : 1〇2 : 10 : 1。
[0013] 在X5量程，標準工作電流流過第一步進盤5mA,流過第二步進盤0. 5mA,流過第 三步進盤0. 05mA,流過第四步進盤是0. 005mA,這時第一步進盤每個步進是1 X lO^mV，第 二步進盤每個步進是lXl(T2mV，第三步進盤每個步進是lX10_3mV，第四步進盤每個步進是 1 X l(T4mV，第一步進盤在節點A、B之間的阻值是1000 Ω，測量盤與代換盤的開關接觸電阻 變差一般小于2 X 1(Γ4 Ω，變差引起誤差可以忽略，第二步進盤往后的三個步進盤，測量盤金 屬接觸環與代換盤的金屬接觸環間連接的電阻阻值更大，開關接觸電阻變差的影響更可以 忽略。
[0014] 當工作電流標準化后，第I測量盤擲％，第II測量盤擲112，第III測量盤擲％，第 IV測量盤擲n 4，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[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量程時，標準工作電流流過第一步進盤是1mA，流過第二步進盤是0. 1mA, 流過第三步進盤是0. 01mA,流過第四步進盤是0. 001mA,這時第一步進盤每個步進是 1 X l(T2mV,第二步進盤每個步進是1 X l(T3mV,第三步進盤每個步進是1 X l(T4mV,第四步進 盤每個步進是lXl(T5mV，當工作電流標準化后，第I測量盤擲化，第II測量盤擲11 2，第III 測量盤擲n3，第IV測量盤擲n4，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[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] 微小電壓測量儀工作電源可采用YJ49型高穩定度可調穩壓電源，本微小電壓測 量儀測量盤采用〇. 02 Ω這種比較小電阻，是為了測量微小電壓時，降低對檢流計靈敏度的 要求。
[0021] 在標準回路中，為避免回路電流過大，采用200ΚΩ電阻R5來限流，由于不飽和標 準電池的電動勢是離散的，在1. 0188V?1. 0196V之間，標準化的工作電流為6. 666mA，因此 調定電阻馬取152. 8 Ω，外加0?0. 2 Ω可鎖定的可調電阻RP4，可以覆蓋標準電池電動勢 的變化范圍。
[0022] 微小電壓測量儀的標準工作電流是這樣獲得：把lmV標準信號電壓按極性與微小 電壓測量儀"U x"兩個測量端鈕連接，微小電壓測量儀各步進盤總示值與標準信號電壓值相 同，雙刀雙擲開關K2擲向左邊，調節可調電阻R P1、可調電阻RP2及可調電阻RP3，使檢流計G 指零；再將雙刀雙擲開關1( 2擲向右邊，調節可調電阻RP4，使檢流計G指零，再重復一次后，把 可調電阻RP4鎖定，這時微小電壓測量儀的工作電流就標準化，儀器使用時，先校對標準，要 對讀數盤進行讀數時，校對標準后再讀數。
【權利要求】
1. 一種有四個測量盤的微小電壓測量儀，微小電壓測量儀從調節范圍在6?7V之間 的外接工作電源E正極端鈕經過由21只7 Ω電阻串聯構成的可調電阻RP1、由22只0. 32 Ω 電阻串聯構成的可調電阻RP2、及調節范圍在〇?〇. 4 Ω之間的可調電阻RP3、再經過四個步 進盤及單刀雙擲開關I到152. 8 Ω調定電阻RN，再經過0?0. 2 Ω可鎖定滑動觸點的可調 電阻RP4回到調節范圍在6?7V之間的外接工作電源E負極端鈕組成微小電壓測量儀工作 回路；從不飽和標準電池E N正極經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到 152. 8 Ω調定電阻RN和調節范圍在0?0. 2 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調電阻RP4，再經過 200K Ω電阻R5到不飽和標準電池EN負極組成微小電壓測量儀標準回路；微小電壓測量儀 用于連接被測量"U x"的兩個端鈕，正極端鈕經過四個測量盤后，再經過兩個常閉觸點之間 接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到負極端鈕組成微小電壓測量儀補償回路；其特征在于第 一步進盤由有〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤I與有0、1、2、……10共11個檔位的 代換盤Γ組成，測量盤I與代換盤Γ各檔觸點間連接阻值是0.02Ω的電阻一只，測量盤 I的第"〇"觸點為電路節點Α，代換盤Γ的第" 10"觸點為電路節點Β，第二步進盤由有0、 1、2、……10共11個檔位的測量盤II與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤ΙΓ組 成，第三步進盤由有〇、1、2、……10共11個檔位的測量盤III與有0、1、2、……10共11 個檔位的代換盤ΠΓ組成，第四步進盤由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤IV與有 〇、1、2、……10共11個檔位的代換盤IV'組成，第二步進盤中測量盤II與代換盤ΙΓ上 的各個觸點，第三步進盤中測量盤III與代換盤ΙΙΓ上的各個觸點，第四步進盤中測量盤 IV與代換盤IV'上的各個觸點，與第一步進盤中測量盤I與代換盤Γ對應觸點連接，第一 步進盤測量盤I的金屬接觸環與代換盤Γ的金屬接觸環間用999.8 Ω的電阻Ri連接，第 二步進盤測量盤II的金屬接觸環與代換盤ΙΓ的金屬接觸環間用9999. 8 Ω的電阻R2連 接，第三步進盤測量盤III的金屬接觸環與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環間用100ΚΩ的電阻 R 3連接，第四步進盤測量盤IV的金屬接觸環與代換盤IV'的金屬接觸環間用1000ΚΩ的電 阻r4連接，每個步進盤測量盤上的電刷與代換盤上的電刷轉動時同步，測量盤I的第"0"觸 點即節點A，節點A經過節點C連接可調電阻R P3的低電位端，節點C另一路經過1000 Ω電 阻ri連接單刀雙擲開關Ki中的X 1量程觸點，代換盤Γ的第" 10"觸點即電路節點B經過 99. 91 Ω的電阻R5連接單刀雙擲開關&中的X 5量程觸點，單刀雙擲開關&中的X 5量程 觸點與X 1量程觸點間用4000 Ω電阻r2連接，單刀雙擲開關心中的常閉觸點連接152. 8 Ω 調定電阻Rn高電位端，152. 8 Ω調定電阻Rn經過0?0. 2 Ω可鎖定滑動觸點的可調電阻Rp4 連接微小電壓測量儀外接工作電源E負極端鈕，微小電壓測量儀用于連接被測量"Ux"的兩 個測量端鈕，正極端鈕與節點A連接，負極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀 雙擲開關K 2后與測量盤I的第10觸點連接。
【文檔編號】G01R17/20GK104101760SQ201410363557
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】袁樂香, 駱曉峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經營部