打算做幾只標(biāo)準(zhǔn)電阻，請(qǐng)各位看看可行性

原帖由 lymex 于 2007-5-30 11:02 發(fā)表
熱偶是線性的還是平方特性的還是什么特性的并不重要，只要單調(diào)就可以。
792A的原理是同時(shí)輸入交流和等有效值直流，只要熱平衡，則輸入交流的有效值就等于參考直流的有效值。 ...

老兄,我提供一些資料,把熱有效值的轉(zhuǎn)換技術(shù)來(lái)個(gè)綜述如何?

很不錯(cuò)的建議啊。

寫(xiě)綜述太難了，而且我對(duì)熱轉(zhuǎn)換不太熟悉，要寫(xiě)只能先按照一個(gè)簡(jiǎn)介寫(xiě)。
無(wú)論如何可以先發(fā)給我看看：lymex@sina.com
謝謝！

看看中國(guó)計(jì)量科學(xué)院的不確定度是多少啊？

可行，但是電阻數(shù)量太多了一點(diǎn)吧？是不是對(duì)體積會(huì)造成影響？

中國(guó)計(jì)量科學(xué)院的電阻實(shí)物基準(zhǔn)是國(guó)家副基準(zhǔn)，不確定度是0.1ppm。但他們有量子基準(zhǔn)，可以更好。要是去檢定，人家也不可能直接用副基準(zhǔn)給你檢，最多給用工作基準(zhǔn)，不確定度降低為0.5ppm。而我去送檢也不會(huì)去拿這個(gè)，而是另外的傳遞基準(zhǔn)。
（http://m.dy313.com/thread-8327-1-1.html）

數(shù)量的確多了些，但多的好處是更穩(wěn)定，單個(gè)變化而引入的總體變化減少到1/N。我其實(shí)還是用原來(lái)的外殼和原來(lái)的低熱電勢(shì)接線柱，只改變接法，固定使用，體積無(wú)問(wèn)題。

放假期間，徹底拆了我的第一個(gè)752A，并做了計(jì)劃中的電阻。
計(jì)劃制作10k、100k和1M各一只，采用多只120k電阻串并聯(lián)的方式，以期得到更好的穩(wěn)定性和可預(yù)測(cè)性。仍然利用原來(lái)752A的內(nèi)殼，安裝在一個(gè)機(jī)殼里。       
        10k用12只120k并聯(lián)，其中一個(gè)是119.8k，再串聯(lián)一個(gè)線繞電阻進(jìn)行微調(diào)
        100k用兩組4只并聯(lián)和一組3只并聯(lián)，其中一個(gè)是119.8k，再串聯(lián)一個(gè)（實(shí)際上為一組）電阻進(jìn)行微調(diào)
        1M采用8只120k串聯(lián)（960k），再串聯(lián)一個(gè)3只120k的并聯(lián)（40k）
1、先對(duì)752A里面的57只120k電阻進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)采用3458A的100k檔，并與SR104進(jìn)行對(duì)比。由于100k檔最多只能讀到120k，稍有偏大則超界，因此測(cè)量時(shí)并聯(lián)了一個(gè)9.9M，權(quán)重只有1.2%，最后減掉
2、計(jì)算。先計(jì)算因并聯(lián)9.9k的變化，然后計(jì)算年老化。由于這些電阻已經(jīng)過(guò)了23年，老化數(shù)值已經(jīng)有很長(zhǎng)積累，因此老化即便不大也可以輕易的發(fā)現(xiàn)出來(lái)
3、匹配。一共需要34只120k電阻，可以從容的在57只中挑選最好的和最合適的進(jìn)行匹配，做到溫度系數(shù)均<0.1ppm/C，老化不大于1.5ppm/年。
計(jì)算和匹配都是在Excel里面進(jìn)行。

4、電阻體內(nèi)殼的制作
原752A內(nèi)部是大約10個(gè)120k成為1組，一共有4組，每組用比較厚的鋁板（3mm厚基板和1.6mm上蓋）進(jìn)行電磁屏蔽和均熱/熱沉，這非常好，仍然加以利用。但原來(lái)的上蓋為了安裝方便留有耳朵，要去掉。右邊的是沒(méi)有去掉的，左邊的已經(jīng)去掉。

5、制作10k電阻單元。按照匹配計(jì)劃從A-12單元拆掉不合適的3只電阻，補(bǔ)充進(jìn)來(lái)5只。從接線上可以看出，12個(gè)120k都改成了并聯(lián)，其中一個(gè)120k先串聯(lián)了一個(gè)線繞后再并聯(lián)。焊接時(shí)，盡量快速，并且用了兩把沾了水的鉗子夾住管腳，焊完后風(fēng)冷，以便讓電阻盡量少受熱沖擊。根據(jù)計(jì)算，這個(gè)10k電阻的溫度系數(shù)是-0.04ppm/℃，老化為+1.0ppm/年。

6、制作100k電阻單元，11個(gè)電阻采用串并聯(lián)，其中一個(gè)先串聯(lián)了一阻0.1%的小電阻以便精確調(diào)整阻值。這組小電阻的權(quán)重很小，變化0.1%也對(duì)整體產(chǎn)生不到0.1ppm的影響。O1和O2是引線點(diǎn)（背面），有兩組連接是在背面進(jìn)行的。另外可以看到，為了進(jìn)一步絕緣，電阻下面墊了一層透明絕緣物。事實(shí)上，原來(lái)的752A由于電阻也很高，已經(jīng)充分考慮了絕緣，比如接線柱都和導(dǎo)線全是聚四氟的。但恐怕電阻的外殼金屬與內(nèi)部電阻體絕緣不夠才采取此法。

7、制作1M電阻單元，采用8個(gè)120k串聯(lián)（960k），再用3個(gè)120k并聯(lián)成40k串聯(lián)上去。選擇這最后3個(gè)電阻使得整體正好為1M，因此沒(méi)用補(bǔ)償電阻?？梢钥吹?，為了充分絕緣，下面墊上了0.5mm厚的聚四氟，上面也一樣。

8、電阻單元裝配。三個(gè)電阻用螺絲和接線柱穩(wěn)固的裝配到一起，殼體是相通的，再把底座裝上，也是相通的。但是，為了可靠的屏蔽，這部分應(yīng)該懸浮起來(lái)與電阻和機(jī)殼都絕緣。因此，底座是從原來(lái)752A上面鋸下來(lái)的一部分，上有絕緣螺絲座，與外殼固定后為電器絕緣。

9、裝入成品金屬機(jī)殼，并在六面填充絕緣絕熱材料。這樣做的好處是，外界溫度的短暫變化（比如空氣擾動(dòng)）對(duì)內(nèi)部溫度影響很小。鋁是熱容很大的材料（比同重量的銅要大幾倍），再加上隔熱，因此溫度將滯后很多。這樣的做法只有在SR104內(nèi)發(fā)現(xiàn)過(guò)。左下綠線為機(jī)殼引線（Case/Chassis/Ground），右下黑線接電阻體的內(nèi)殼為保護(hù)（Guard）。

10、制作面板。這部分其實(shí)很費(fèi)力氣，劃線、鉆孔、擴(kuò)孔、安裝接線柱。還沒(méi)有做標(biāo)記，左邊4個(gè)接線柱為10k，然后4個(gè)是100k和2個(gè)1M，最后兩個(gè)是Guard和Case。
由于原來(lái)面板為鐵板/鋼板（這很好，可以防護(hù)磁場(chǎng)），厚度一般，因此增加了一層鋁板，這樣導(dǎo)熱和均溫好，減少溫度梯度從而減少熱電動(dòng)勢(shì)。
接線柱采用業(yè)界最高標(biāo)準(zhǔn)，鍍金銅碲合金材料，Guildline生產(chǎn)。
引線是原來(lái)752A用的，是直徑0.63mm單芯鍍銀銅線，外敷聚四氟乙烯絕緣。

11、成品。體積為225(W)x96(H)x187(D)，重量2660g。
初步測(cè)試結(jié)果，一切正常。
未來(lái)，還要加兩個(gè)接線柱，內(nèi)部增加熱電偶，以便更準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)?nèi)部溫度。
至于標(biāo)準(zhǔn)電阻最重要的三個(gè)參數(shù)：年老化、α和β溫度系數(shù)，需要漫長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間。我現(xiàn)在用Excel弄了一套方法，可以從一系列測(cè)量數(shù)據(jù)中，通過(guò)二元二次回歸（實(shí)際上最后簡(jiǎn)化成三元一次回歸），計(jì)算得到這三個(gè)參數(shù)。

12、后記，采用多個(gè)電阻串并聯(lián)的優(yōu)勢(shì)：
A、溫度系數(shù)可以后匹配，而且可以做到很小。一般來(lái)講，一個(gè)電阻生產(chǎn)出來(lái)后，溫度系數(shù)就不變了，有多大就是多大，想改小也不行。利用多個(gè)電阻串并聯(lián)，就可以減少溫度系數(shù)。比如有4個(gè)10k的，溫度系數(shù)分別是-1、-2、+2和+2（單位是ppm/℃），那么，兩串兩并以后，溫度系數(shù)就是之和的+1嗎？不是的，通過(guò)計(jì)算，是+1的1/4即0.35ppm/℃。因此，選擇10個(gè)一樣的電阻，似的其溫度系數(shù)之和為<1ppm/℃，實(shí)際理論溫度系數(shù)就可以減少到0.1ppm/℃以下。
B、噪音可以減少。盡管線繞電阻的噪音比較小，但對(duì)于精密計(jì)量來(lái)將，噪音的表現(xiàn)在于讀數(shù)的波動(dòng)，越小越好。理論上，4個(gè)電阻進(jìn)行串并聯(lián)就可以把噪音減少到原來(lái)的1/2，9個(gè)串并聯(lián)就可以把噪音減少到原來(lái)的1/3。
C、可預(yù)測(cè)性大大提高。所謂可預(yù)測(cè)性就是老化已知。電阻的老化其實(shí)不可怕，可怕的是我們不知道電阻究竟老化有多大。如果老化的方向和大小都是已知的，那么很容易在測(cè)量時(shí)給減去。這就是為什么國(guó)內(nèi)外高準(zhǔn)確度計(jì)量時(shí)一定要進(jìn)行長(zhǎng)期考核的原因。多個(gè)電阻的串并聯(lián)，將大大減少因某個(gè)電阻的變化而導(dǎo)致的不確定性，大家成了一個(gè)整體，步調(diào)一致的向前走。
D、任何單個(gè)電阻的偶然微小變化，在整體上減少為N分之一（N=電阻串并聯(lián)數(shù)目）。

當(dāng)然，多個(gè)電阻的串并聯(lián)的劣勢(shì)是體積/重量/價(jià)格。但是，當(dāng)單個(gè)器件已經(jīng)做到極限，采用老化、篩選、匹配后，外部串并聯(lián)幾乎是唯一提高性能的方法了。


13、實(shí)際計(jì)量?jī)x器采用串并聯(lián)的例子：
A、Fluke 742A-10k，國(guó)內(nèi)賣(mài)到3萬(wàn)多的電阻，計(jì)量常見(jiàn)/常用，內(nèi)部采用4只39.992k并聯(lián)，其中一只串聯(lián)了一個(gè)小線繞進(jìn)行微調(diào)。
B、Fluke 752A分壓器，采用很多串并聯(lián)的例子。比如3.6M是采用30只120k串聯(lián)、120k本身是采用4只120k串并聯(lián)（圖見(jiàn)上面）。
C、Fluke 720A KVD是誤差不大于0.1ppm的分壓器，內(nèi)部油槽里每個(gè)10k電阻，是近2.5k的電阻4只串聯(lián)而成。

（續(xù)）實(shí)際計(jì)量?jī)x器采用串并聯(lián)的例子：
D、Fluke 5450A電阻校驗(yàn)儀，盡管指標(biāo)不算很高，但仍大量然采用了串并聯(lián)。
E、Datron 4902S分壓器，整個(gè)分壓是由100個(gè)單元組成的，而每個(gè)小的分壓?jiǎn)卧捎脙蓚€(gè)電阻并聯(lián)。
F、esi SR1010電阻轉(zhuǎn)移標(biāo)準(zhǔn)，里面是12只同阻值的電阻，可以在外部進(jìn)行串并聯(lián)。
G、國(guó)外某實(shí)驗(yàn)室自裝的分壓器，里面采用了大量的（厚膜？）電阻進(jìn)行串并聯(lián)。
H、我從一個(gè)人手里買(mǎi)了80多只Fluke 19.999k 0.005%線繞電阻，每一只都測(cè)量了溫度系數(shù)并印在電阻上。這人說(shuō)是從一個(gè)Fluke儀器里面拆下來(lái)的，是多個(gè)串并聯(lián)?？上椰F(xiàn)在也不知道這是Fluke的什么儀器。


當(dāng)然，采用多個(gè)電阻串并聯(lián)的另外好處，是：
---可以提高耐受功率和減少發(fā)熱（發(fā)熱對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻是致命的）
---對(duì)于高壓電阻或高壓分壓，可以減低每只電阻的耐受電壓，減低電壓系數(shù)
---高阻抗的情況下，由于高阻電阻很難做好，采用多只較低阻抗的多只串聯(lián)可以減少此矛盾。
---低阻抗的情況下，由于低阻電阻很難做好，采用多只較高阻抗的多只并聯(lián)可以減少此矛盾。

[ 本帖最后由 lymex 于 2007-10-1 16:57 編輯 ]

汗
燒的可以
什么都拆了
現(xiàn)在自己做了
這樣下去，怎么得了
10月中旬去大連開(kāi)會(huì)哈哈。。不過(guò)是熱工的

老大,你是一個(gè)真真的全才,頻率、電阻、數(shù)表、基準(zhǔn)電壓源你的搞的好的一塌糊涂。真的是無(wú)底投地，有機(jī)會(huì)到大連要和你好好聊聊。

謝謝謝謝，非常歡迎admin和bgqjm來(lái)大連！
我現(xiàn)在家里搞的一團(tuán)糟，因?yàn)橹匦乱?guī)劃，新房子在裝修，專(zhuān)門(mén)弄了間實(shí)驗(yàn)室（現(xiàn)在與書(shū)房是合用的），到時(shí)候再上照片。

LZ 用 Vishay  VHP101 *4 做的性能更好的電阻，我覺(jué)得應(yīng)該貼在這里：
http://m.dy313.com/thread-11520-3-1.html
好強(qiáng)啊！ ：）

[ 本帖最后由 autopccopy 于 2008-5-11 19:38 編輯 ]

樓主能不能發(fā)一些圖上來(lái)？我沒(méi)見(jiàn)過(guò)752A，即使有估計(jì)也舍不得拆！
所以對(duì)于電阻的連接方式還是不太理解！


呵呵，看到了，對(duì)樓主的佩服簡(jiǎn)直無(wú)以復(fù)加！
我們?nèi)绻羞@樣的標(biāo)準(zhǔn)，不要說(shuō)改裝了，拆開(kāi)看都是舍不得的！

[ 本帖最后由 黃金戟 于 2008-4-21 23:10 編輯 ]

這個(gè)電阻測(cè)試了半年多了，把最近的測(cè)試曲線發(fā)上來(lái)。
縱向是阻值（變動(dòng)），一格是1ppm。橫軸是時(shí)間（月-日）。上面幾根跳動(dòng)的比較厲害的細(xì)線是溫度曲線（每格1度）。
紅粗線是IET SRX-10k，可以看到變動(dòng)大體與溫度相反但幅度要小，溫度系數(shù)為-0.4ppm/C。
深藍(lán)粗線是一只SR104，也有大約0.2ppm/C的溫度系數(shù)
天藍(lán)粗線是另一個(gè)SR104。
藍(lán)粗線own5就是這個(gè)利用Fluke 752A拆機(jī)電阻做的，可見(jiàn)效果非常好，溫度變化很小（<0.1ppm/C），老化在半年的時(shí)間內(nèi)大約是0.2ppm，這樣一年可以預(yù)計(jì)<0.5ppm，遠(yuǎn)超過(guò)了預(yù)期目標(biāo)。
深紅細(xì)線own4是利用4個(gè)VHP101制作的，效果也是非常好，溫度系數(shù)約為0.1ppm/C，老化看不出來(lái)！
最下面的是Fluke 742A，盡管溫度系數(shù)不大，但有一些小的波動(dòng)，老化也有一些。

[ 本帖最后由 lymex 于 2008-6-15 00:21 編輯 ]

寫(xiě)的很好，學(xué)到很多東西，非常謝謝

我知道有一個(gè)地方可以：

NIST
www.nist.gov


他們提供1K DC Resistance 相對(duì)不確定度可以達(dá)到0.2ppm，不過(guò)收費(fèi)很貴滴：1411($)
嚇人吧？