[發(fā)明專利]一種電阻負載系數(shù)的自校準測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410357458.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104375109B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 李正坤;王剛;張鐘華;魯云峰;韓冰;賀青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01R1/44;G01R27/08
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務所11399
• 代理人: 趙曉艾,章彥奇

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種電阻負載系數(shù)的自校準測試方法，具體涉及一種電阻器負載系數(shù)的自校準及以自校準過的電阻為參考對其他電阻負載系數(shù)進行測試的方法。

背景技術(shù)

電阻在負載電流的作用下，會因發(fā)熱而引起溫升，導致電阻阻值發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為電阻的負載效應；為了定量描述，一般把電阻功耗為單位功率時的電阻相對變化量稱為電阻的負載系數(shù)。電阻負載系數(shù)的單位為(ΔR/R)/W。通常電阻的負載效應和多種因素有關，如電阻材料所承受的電流密度、電阻的結(jié)構(gòu)尺寸、散熱情況和繞制情況、骨架的材料和結(jié)構(gòu)尺寸、周圍介質(zhì)的種類和狀態(tài)等因素。

傳統(tǒng)電阻負載系數(shù)的測量方法主要有不等臂電橋法、精密分壓器法和直流電位差計法。其中，不等臂電橋法是通過改變電橋輸出電壓來測定負載系數(shù)，但這樣只能求出兩個電阻負載系數(shù)之差，不能求出負載系數(shù)的絕對數(shù)值；精密分壓器法和直流電位差計法雖然消除了其他相關電阻負載系數(shù)對測量結(jié)果的影響，但電流的測量誤差限制了測量準確度的進一步提高。

因此，電阻負載系數(shù)的測定是多年來電學計量領域一直未能很好解決的技術(shù)問題，如何準確測量電阻的負載系數(shù)，以便精確評估負載效應在計量中的影響，是現(xiàn)代電子計量領域急需攻克的技術(shù)“瓶頸”。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述準確測定電阻負載系數(shù)的技術(shù)問題，提出了一種電阻負載系數(shù)的自校準測試方法。

該方法是用同一阻值和型號的多個小型電阻元件串并聯(lián)而成為整體的四線電阻，構(gòu)造的要點是使這個整體電阻的電流引線中通電流時其中各個電阻元件的電壓降一樣，因此每個電阻元件的負載一樣。所用的小型電阻元件應事先進行測試，保證其溫度特性一致。

用不同的串并聯(lián)方式按上述方法構(gòu)造兩個結(jié)構(gòu)不同的四線電阻A和B。當這兩個標準電阻用直流電流比較儀(DCC)電橋進行比較測量時，電阻A和電阻B電壓引線上的電壓是相等的，但構(gòu)造時要使電阻A的電阻元件和電阻B中的電阻元件的負載不同。

對兩個四線電阻A和B進行自校準的步驟如下：

首先，將四線電阻A作為被測電阻R_X接入所述DCC電橋的主繞組N_P回路，電阻B作為參考電阻R_S接入所述DCC電橋的副繞組N_S回路，這兩個四線電阻的低電位端相連接，高電位端分別接到DCC電橋的高靈敏指零儀輸入端，當指零儀讀數(shù)為零時，兩個電阻上的電壓為U，兩個電阻的電阻值比例為

其中的匝數(shù)比值可由電橋讀數(shù)裝置直接讀出。

由于電阻通電后的發(fā)熱效應，此時兩個電阻的阻值已經(jīng)與不發(fā)熱時的原始阻值R_X0和R_S0有差別。用公式表示時有

R_X＝R_X0(1+α)(2)

R_S＝R_S0(1+β)(3)

式中的因子α和β就表示發(fā)熱對A和B整體電阻值的影響。由于電阻A中各個元件的負載都一樣，溫度系數(shù)也相同，因此因子α也代表由于發(fā)熱而引起的電阻A中各個元件電阻值的相對變化。由于相同原因，因子β也代表由于發(fā)熱而引起的電阻B中各個元件電阻值的相對變化。

由于在構(gòu)造時已經(jīng)注意到對A和B要用不同的串并聯(lián)方式，使得電阻A的電阻元件和電阻B中的電阻元件的電壓不同。設電阻A中每個元件上的電壓為u₁，電阻B中每個元件上的電壓為u₂，兩者的比值為

應注意，即使直流電流比較儀(DCC)電橋的輸出電壓變化，u₁和u₂也是成比例變化的，即其比值ξ并不隨DCC電橋的變化而變動。

電阻元件上的發(fā)熱是與電阻上的電壓平方成正比的，因此可得

下一步操作為，保持電橋一直處于開機狀態(tài)，將電橋的輸出電壓，也就是兩個電阻的負載電壓，從U改變?yōu)閁′，變化比例為

同樣，由于電阻的發(fā)熱是與電阻上的電壓平方成正比的，(2)和(3)式應變成

R'_X＝R_X0(1+αη²)(7)

R'_S＝R_S0(1+βη²)(8)

R'_X和R'_S為電橋輸出電壓從U改變?yōu)閁′后，由于電阻發(fā)熱變化而導致的新的電阻值。