[發明專利]一種改善負載效應的可計算交直流差電阻

有效

• 申請號: 201110426607.2
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102522176A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 黃曉釘;趙治;王弋弋;羅宇軒
• 申請（專利權）人: 北京東方計量測試研究所
• 主分類號: H01C13/00
• 分類號: H01C13/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

技術領域

本發明涉及電學計量技術領域，特別是涉及一種改善負載效應的可計算交直流差電阻。

背景技術

電阻是最常見的電學元器件之一，高準確度的電阻不僅是高精度儀器儀表的核心部件，也被廣泛運用于許多科研場合。為了提高電阻量值的準確度，國際計量界從1990年開始就陸續啟動了以量子化霍爾電阻標準代替傳統的實物電阻標準的研究。實驗證明，采用直流量子化霍爾電阻標準后，直流電阻單位量值的復現準確度及國際一致性比用實物計量基準提高了2個數量級以上，并且從根本上消除了電阻單位的量值隨時間變化的現象，使直流電阻量值有了可靠的溯源依據。

但是，大部分實際場合中，電阻器件多用于交流和高頻電路。在交流狀態下，電阻器件中會存在寄生電感、寄生電容，此外還存在交流電磁場中的導線的趨膚效應、導線之間的鄰近效應、周圍介質損耗等附加損耗，使交流電路中電阻元件的阻抗實部并不等于直流狀態下的電阻量值。所以交流電阻的量值不能簡單地搬用該電阻器件在直流狀態下的電阻值，需要確定交流電阻的頻率特性以適應日益發展的高精度儀器儀表的需要及科研工作的需要。

到目前為止，在國際上僅有德國PTB(國家物理研究院)用交流量子化霍爾效應實現了交流電阻自然基準，量值近13kΩ，準確性還不能充分確定，且對于電流測量使用的低值電阻要經過多級傳遞，引入新的誤差，因此當前確定交流電阻特性的有效辦法是研制“可計算交直流差電阻”。交流狀態下，電阻器件中存在的寄生電感和寄生電容以及各種附加損耗主要與電阻器件的導線形狀、位置和周圍的電磁環境有關。因此，如果能研制出一種幾何形狀規則的電阻器件，其中的電磁場可以準確計算，就可計算出其寄生電感和寄生電容以及各種附加損耗，從而準確求出交流電阻量值與直流電阻的差別，這樣就可以從可溯源的直流電阻量值導出其交流電阻量值了，使交流電阻量值也具有了可溯源性。這種特殊研制出的電阻器件就稱為“可計算交直流差電阻”。因此，確定交流電阻頻率特性的重要工作內容就是研制“可計算交直流差電阻”。

現有技術中，已經實現了幾種類型的“可計算交直流差電阻”，如單絲同軸形、四回線形、八回線形和螺旋形等，其中單絲同軸形是將電阻絲置于金屬圓筒中心處做成的同軸狀可計算交直流差電阻，該結構最規則，是計算最準確的方法之一，這種情況下的電磁場可以準確計算。但是這種形狀，相對于多回線結構，總長度較短，同時為了減小趨膚效應的影響，電阻絲直徑一般會選的非常小，電阻率較高，通電后，電阻絲由于溫度變化產生的負載效應很明顯，導致可計算交直流差電阻的穩定性較差。

發明內容

本發明根據現有技術存在的缺陷，提出一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，改善通電時電阻絲由于溫度變化產生的負載效應，提高可計算交直流差電阻的穩定性。

本發明的技術方案是：

一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，包括同軸的內金屬套筒和外金屬套筒，電阻絲位于內金屬套筒的中心軸線上，從所述電阻絲上引出電流正極端引出線和電壓正極端引出線，從所述內金屬套筒前端面上引出電流負極端引出線，從所述外金屬套筒前端面上引出電壓負極端引出線；其特征在于，所述電阻絲為單根直線形組合絲，所述組合絲包括相互對接而成的前段部分和后段部分，所述前段部分與所述后段部分具有方向相反的電阻溫度系數，即其中一段為正溫度系數而另一段為負溫度系數；所述對接而成的組合絲的電阻溫度系數曲線的頂點區呈平臺狀；沿所述外金屬套筒的外表面設置有溫度控制裝置，所述溫度控制裝置用于根據組合絲的電阻溫度系數曲線的平臺區控制所述組合絲的工作溫度范圍。

所述電阻絲為兩段電阻率相同、長度相等、正溫度系數和負溫度系數的量值基本相同的電阻絲對接而成的組合絲。

所述溫度控制裝置包括與外金屬套筒同軸套裝的加熱套筒，所述加熱套筒外圍還同軸套裝有保護外殼，所述保護外殼和加熱套筒之間具有隔熱層；所述加熱套筒外壁上纏繞有加熱絲，內壁上具有溫度傳感器，所述溫度傳感器連接控制加熱絲工作的控制器。

所述加熱套筒與外金屬套筒之間具有絕緣墊塊，分布在加熱套筒內壁上。

所述內金屬套筒和外金屬套筒之間具有絕緣墊塊，分布在外金屬套筒內壁上。