微電勢測量儀的制作方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量有四個步進盤的微電勢測量儀，它有兩個量程，它每個步進盤都由測量盤和與測量盤結(jié)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，它使微電勢測量儀內(nèi)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(fā)明涉及對直流電壓進行測量的儀器。 微電勢測量儀

【背景技術】
[0002] 當前對于有四個步進盤的微電勢測量儀，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(chǎn)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?zhí)?00810120441. X公開了有四 個步進盤的微電勢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(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是設計一種有四個步進盤的微電勢測量儀，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(fā)明的技術方案這樣采取：微電勢測量儀從調(diào)節(jié)范圍在3?4V之間的外接工作 電源E正極端鈕經(jīng)過由21只21 Ω電阻串聯(lián)構成的可調(diào)電阻RP1、由22只1 Ω電阻串聯(lián)構 成的可調(diào)電阻RP2、及調(diào)節(jié)范圍在〇?1. 1 Ω之間的可調(diào)電阻RP3、再經(jīng)過四個步進盤及雙刀 雙擲開關I到458 Ω調(diào)定電阻RN，再經(jīng)過0?1 Ω可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻RP4回到調(diào) 節(jié)范圍在3?4V之間的外接工作電源E負極端鈕組成微電勢測量儀工作回路；從不飽和標 準電池E N正極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到458 Ω調(diào)定電阻 RN和調(diào)節(jié)范圍在〇?1 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻RP4，再經(jīng)過200Κ Ω電阻R5到不 飽和標準電池EN負極組成微電勢測量儀標準回路；微電勢測量儀用于連接被測量"U x"的兩 個端鈕，正極端鈕經(jīng)過四個測量盤后，再經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲 開關K 2到負極端鈕組成微電勢測量儀補償回路；其特征在于第一步進盤由有0、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0.05Ω的電阻一只，測量盤I的第"0"觸點為電路節(jié) 點Α，代換盤Γ的第"10"觸點為電路節(jié)點Β，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔 位的測量盤II與有〇、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(huán)與代換盤Γ的金屬接觸環(huán)間用999.5 Ω的電阻Ri連接，第二步進盤測量盤II的 金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΓ的金屬接觸環(huán)間用9999.5Ω的電阻R2連接，第三步進盤測量盤 Ill的金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)間用100ΚΩ的電阻R3連接，第四步進盤測 量盤IV的金屬接觸環(huán)與代換盤IV的金屬接觸環(huán)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(zhuǎn)動時同步，測量盤I的第"0"觸點即節(jié)點A經(jīng)過節(jié) 點C連接可調(diào)電阻R P3的低電位端，節(jié)點C另一路經(jīng)過100. 01 Ω電阻Γι連接雙刀雙擲開關 I中Kg層的Χ0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關Ki中Κη層與Ki_2層的常閉觸點用導線連接， 代換盤Γ的第" 10"觸點即節(jié)點B連接雙刀雙擲開關Ki中Kh層的X 1量程觸點及Ki_2層 的X0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關Ki中Ki_2層的X0. 1量程觸點經(jīng)過810. 081 Ω電阻r2與 1_2層的XI量程觸點連接后經(jīng)過458Ω調(diào)定電阻馬及可調(diào)電阻R P4，連接微電勢測量儀外 接工作電源E負極端鈕，微電勢測量儀用于連接被測量"Ux"的兩個測量端鈕，正極端鈕與 節(jié)點A連接，負極端鈕經(jīng)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。
[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(diào)試與維修帶來方便，也使微電勢測量儀結(jié)構簡單，體 積縮小，從而降低了生產(chǎn)成本；當微電勢測量儀四個測量盤置"〇"時，微電勢測量儀的內(nèi)部 線路總電勢是Α點電位，一點電位為"0"，所以本微電勢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(lián)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(fā)明的一種原理電路。
[0007] 在圖1中，21X21 Ω的可調(diào)電阻RP1，表示可調(diào)電阻RP1上有21只阻值是21 Ω的電 阻串聯(lián)，同理，22X1 Ω的可調(diào)電阻RP2，表示可調(diào)電阻RP2上有22只阻值是1Ω的電阻串聯(lián)， 第一步進盤測量盤I與代換盤Γ上的10X0. 05 Ω，表示測量盤I與代換盤Γ上都有10 只阻值是0.05 Ω的電阻串聯(lián)，
[0008] 在圖1中，步進盤上粗黑線條表示金屬接觸環(huán)，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(jié)點A、節(jié)點B之間四個步進盤中任意一個步進盤轉(zhuǎn)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(jié)點A與節(jié)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XI量程，2. 222mA工作電流在節(jié)點C分成兩路，一路經(jīng)過100. 01 Ω電阻巧到 雙刀雙擲開關Ki中Kh層的X0. 1量程觸點，另一路經(jīng)過A后分成四路：一路經(jīng)過第一步 進盤，一路經(jīng)過第二步進盤，一路經(jīng)過第三步進盤，一路經(jīng)過第四步進盤，四路電流匯合于 節(jié)點B。
[0011] 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=103 : 1〇2 : 10 : 1。微電勢測量儀標準工作電流設計成2. 222mA，則標準工 作電流流過第一步進盤2mA，流過第二步進盤0. 2mA，流過第三步進盤0. 02mA，流過第四步 進盤是0. 002mA，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1 X l(T2mV, 第三步進盤每個步進是IX l(T3mV,第四步進盤每個步進是IX l(T4mV，第一步進盤在節(jié)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2Χ1(Γ4Ω，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(huán)與代換盤的金屬接觸 環(huán)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。
[0012] 當工作電流標準化后，第I測量盤擲化，第II測量盤擲112，第III測量盤擲％，第 IV測量盤擲η 4，開關Κ擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為：
[0013] Ux = 2X0. Οδη^Ο. 2X0. 05η2+0. 02X0. 05η3+0. 002X0. 05n4(mv)
[0014] Ux = 0. ln^O. 01n2+0. 001n3+0. 0001n4(mv)
[0015] 在X0. 1量程時，從節(jié)點C經(jīng)過節(jié)點A、節(jié)點B的電阻阻值是1000ΚΩ/1111約 900. 09 Ω，與100. 01 Ω電阻Γι并聯(lián)，電阻Γι阻值是節(jié)點A、節(jié)點B的電阻阻值1/9,電阻Γι 分流總工作電流的9/10,因此流過節(jié)點A、節(jié)點B的電流是X 1量程時1/10為0. 2222mA，
[0016] 并聯(lián)電阻巧后減小的阻值通過串聯(lián)810. 081 Ω電阻r2來保持電路阻值不變。這 時第一步進盤置h、第二步進盤置n2、第三步進盤置n3、第四步進盤置n4、第五步進盤置n 5， "Ux"兩個測量端鈕間電壓為：
[0017] Ux = 0. 2X0. Οδη^Ο. 02X0. 05η2+0. 002X0. 05η3+0. 0002X0. 05n4(mv)
[0018] Ux = 0. Oln^O. 001n2+0. 0001n3+0. 00001n4(mv)
[0019] 微電勢測量儀工作電源可采用YJ49型高穩(wěn)定度可調(diào)穩(wěn)壓電源，本微電勢測量儀 測量盤采用0.05 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。
[0020] 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2. 222mA，因此 調(diào)定電阻馬取458〇,外加0?1Ω可鎖定的可調(diào)電阻RP4，可以覆蓋標準電池電動勢的變 化范圍。
[0021] 微電勢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電勢 測量儀"U x"兩個測量端鈕連接，微電勢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(diào)節(jié)可調(diào)電阻R P1、可調(diào)電阻RP2及可調(diào)電阻RP3，使檢流計G指零； 再將雙刀雙擲開關K 2擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RP4，使檢流計G指零，再重復一次后，把可調(diào) 電阻RP4鎖定，這時微電勢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(shù) 盤進行讀數(shù)時，校對標準后再讀數(shù)。
【權利要求】
1. 一種有四個測量盤的微電勢測量儀，微電勢測量儀從調(diào)節(jié)范圍在3?4V之間的外接 工作電源E正極端鈕經(jīng)過由21只21 Ω電阻串聯(lián)構成的可調(diào)電阻RP1、由22只1Ω電阻串聯(lián) 構成的可調(diào)電阻RP2、及調(diào)節(jié)范圍在〇?1. 1Ω之間的可調(diào)電阻RP3、再經(jīng)過四個步進盤及雙 刀雙擲開關I到458 Ω調(diào)定電阻RN，再經(jīng)過0?1 Ω可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻RP4回到調(diào) 節(jié)范圍在3?4V之間的外接工作電源E負極端鈕組成微電勢測量儀工作回路；從不飽和標 準電池E N正極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K2到458 Ω調(diào)定電阻 RN和調(diào)節(jié)范圍在〇?1 Ω之間可鎖定滑動觸點的可調(diào)電阻RP4，再經(jīng)過200Κ Ω電阻R5到不 飽和標準電池EN負極組成微電勢測量儀標準回路；微電勢測量儀用于連接被測量"U x"的兩 個端鈕，正極端鈕經(jīng)過四個測量盤后，再經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲 開關K 2到負極端鈕組成微電勢測量儀補償回路；其特征在于第一步進盤由有0、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0.05Ω的電阻一只，測量盤I的第"0"觸點為電路節(jié) 點Α，代換盤Γ的第"10"觸點為電路節(jié)點Β，第二步進盤由有0、1、2、……10共11個檔 位的測量盤II與有〇、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IIΓ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(huán)與代換盤Γ的金屬接觸環(huán)間用999.5 Ω的電阻Ri連接，第二步進盤測量盤II的 金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΓ的金屬接觸環(huán)間用9999.5Ω的電阻R2連接，第三步進盤測量盤 III的金屬接觸環(huán)與代換盤ΙΙΓ的金屬接觸環(huán)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(huán)與代換盤IV的金屬接觸環(huán)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(zhuǎn)動時同步，測量盤I的第"0"觸點即節(jié)點A經(jīng)過節(jié) 點C連接可調(diào)電阻R P3的低電位端，節(jié)點C另一路經(jīng)過100. 01 Ω電阻Γι連接雙刀雙擲開關 I中Kg層的Χ0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關&中L層與1_2層的常閉觸點用導線連接， 代換盤Γ的第" 10"觸點即節(jié)點B連接雙刀雙擲開關Ki中Kh層的X 1量程觸點及Ki_2層 的X0. 1量程觸點，雙刀雙擲開關Ki中Ki_2層的X0. 1量程觸點經(jīng)過810. 081 Ω電阻r2與 1_2層的XI量程觸點連接后經(jīng)過458Ω調(diào)定電阻馬及可調(diào)電阻R P4，連接微電勢測量儀外 接工作電源E負極端鈕，微電勢測量儀用于連接被測量"Ux"的兩個測量端鈕，正極端鈕與 節(jié)點A連接，負極端鈕經(jīng)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】G01R17/00GK104101754SQ201410363559
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】袁樂香, 駱曉峰 申請人:富陽興遠儀器儀表經(jīng)營部