专利名称：高准确度直流电流比较仪的验证方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电测量技术，特别是一种用于电阻测量的高准确度直流电流比较 仪的验证方法和装置。
背景技术：
电流比较仪的出现是近代电学测量具有里程碑意义的重要进展，相继解决了电 压、电流、电阻和功率电能等高准确度测量的难题。随着电子技术的飞跃发展，跟随性能优 良的伺服电源和灵敏的磁通检测器相继研制而出，以及高磁导率性材料的出现，为研制准 确度高达10_8数量级的电流比较仪创造了必要条件。直流电流比较仪由铁芯和线圈组成，对于直流电流比较仪，其结构示意图如

图1 所示，在一个镯环形高磁导率的铁芯上，分别绕上两个进行电流比较的绕组Wp W2和一个检 测绕组WD。当两个比较绕组W1和W2内通入直流电流时，由于剩余磁势为直流，在铁芯C内 只能产生直流磁通，于是检测绕组Wd内不能感应出电动势。为了进行两直流电流之间的比 较，也就是为了检测出铁芯内是否存在直流磁通，需采用磁调制技术，引入交流激磁电流， 并通过检测铁芯达到饱和时间的提前或延迟来确定是否存在直流剩余磁势Δ (IW)，或通过 检测绕组Wd内出现的二倍频电压的检测来确定是否存在直流剩余磁势△ (IW)。由于其测 量结果只与线圈的匝数比有关，故线性特性好，使用方便，用途广，目前大都可程序控制，可 实现全自动测量。但是由于该直流电流比较仪的两个绕组的比例线圈之间并未完全耦合， 故存在漏磁通，若这些漏磁通与检测安匝平衡的装置也有耦合，就造成了电流比例的误差； 此外，直流电流比较仪是利用铁磁材料的非线性特性监视安匝数平衡状态，检测灵敏度也 会引入误差。为解决上述误差带来的问题，通常采用两种方法a、采用高导磁材料把检测绕组 的线圈和比例线圈隔离开来，尽量减少漏磁通与检测线圈之间的耦合；b、采用校验方法，确 定比率误差。由于方法a受到现实材料性能的限制，尤其对于准确度高达10_8数量级的电 流比较仪，提高改进空间非常有限，故常采用方法b研究校准或验证常温电流比较仪的比
率误差。高准确度的电流比较仪的比例量程一般为1 1，10 1，测量范围一般是 1Ω-1000Ω，因此这种直流比较仪的验证装置需要验证1Ω-1000Ω量程的1 1比例， IkQ 100 Ω，100 Ω 10 Ω , 10 Ω 1 Ω 等量程的 10 1 比例，比例误差一般在 1(Γ7_1(Γ8量级。用于电阻测量的高准确度(准确度达10_7_10_8量级)直流电流比较仪而言，η个 同标称值电阻R并联时，并联电阻阻值对于R/n的相对偏差近似等于串联阻值对于nR的相 对偏差。这η个电阻的一致程度是影响并联阻值相对偏差和串联阻值相对偏差一致性近似 程度的重要因素。以下是数学推导过程假设η个电阻标称值为R，实际值为R1, R2,……Rn，它们的算数平均值为R。，R1 =R0 (Ι+。)，R2 = R0(l+C2)，……Rn = R0(l+Cn)，Ci为第i只电阻的相对偏差，且有

权利要求
1.一种用于电阻测量的高准确度直流电流比较仪的验证方法，所述直流电流比较仪的 准确度在10_7-10_8量级，其特征在于，首先将两个或两个以上同标称电阻串并联使其分别 构成串联电阻阵列和并联电阻阵列，所述并联电阻阵列采用四端引线节点结构连接各并联 电阻两端节点，并为电阻阵列并联时外接的短路片设置短路补偿，所述短路补偿包括在各 电阻与其外接的电位并联短路片之间设置的电位补偿电阻和在各电阻与其外接的电流并 联短路片之间设置的电流补偿电阻，所述电位补偿电阻和电流补偿电阻的相对误差的量级 为10_2-10_3，所述电位补偿电阻和电流补偿电阻以及电阻阵列之间通过正六面体的四端引 线节点连接，所述四端引线节点在正六面体上呈几何对称设置；然后通过被测直流比较仪 做比例测量，直流比较仪分别得出串并联比例示数；采用三组或三组以上标称电阻串并联 后经被测直流比较仪做比例测量，不同组的标称电阻个数相同，标称值不同，根据各组串并 联电阻阵列的串并联比例示数的乘积分别与规定的准确度量级的比较，实现该直流电流比 较仪的比例验证。
2.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，采用三组电阻串并联阵列，各组的同 标称电阻值分别为100 Ω、10 Ω和IkQ，各组标称电阻的个数为10个，对于100 Ω标称电 阻值，所述比例测量包括直流比较仪在量程为IkQ 100 Ω、100 Ω 10 Ω和10 Ω 1Ω 的10 1的比例测量；对于10Ω标称电阻值，所述比例测量包括直流比较仪在量程为 100Ω-10Ω的10 1的比例测量；对于IkQ标称电阻值，所述比例测量包括直流比较仪 在量程为IOk Ω-100 Ω的10 1的比例测量；根据各组串并联电阻阵列的串并联比例示数 的乘积与规定的准确度量级的比较具体是指当三组串并联电阻阵列的串并联比例示数的 乘积均符合10_7_10_8量级时，确定该电流比较仪比例测量正确；当三组乘积只有标称阻值 为100Ω超标时，验证出电流比较仪全部量程出现误差；当三组乘积只有标称阻值为10Ω 或IkQ超标时，验证出电流比较仪在超标测量的该比例测量以外的其他量程正常；剩余情 况均验证出电流比较仪出现比例误差。
3.根据权利要求1或2所述的验证方法，其特征在于，还包括对正六面体的四端引线节 点对称性的调正，所述调正包括对正六面体的四端引线节点中的两节点之间的阻值偏小的 部分进行小幅度磋磨调正。
4.根据权利要求1或2所述的验证方法，其特征在于，所述正六面体通过精铣和线切割 加工并根据标称阻值确定尺寸，所述正六面体棱长为5mm 10mm。
5.根据权利要求2所述的验证方法，其特征在于，在四端引线节点连接的除各电阻以 外的引线线路上分别设置电位补偿电阻(A)和电流补偿电阻(B，B<<A)，经过补偿设计的电路的最大相对误差是Δ·χ=4·α·χ·/ _，其中，α _为电位补偿电阻中误差最大值，K为电流补偿电阻中误差最大值。
6.一种用于电阻测量的高准确度直流电流比较仪的验证装置，用于准确度在10_7-10_8 量级的直流电流比较仪的验证，其特征在于，包括三组或三组以上串并联电阻阵列，还包括 补偿电路和验证单元，所述串并联电阻阵列为由两个或两个以上同标称电阻串并联分别构 成的串联电阻阵列和并联电阻阵列，不同组的标称电阻个数相同，标称值不同，所述并联电 阻阵列连接补偿电路，所述补偿电路将电阻阵列并联时外接的短路片设置短路补偿，所述 补偿电路包括在各电阻与其外接的电位并联短路片之间设置的电位并联短路片的电位补偿电阻和和在各电阻与其外接的电流并联短路片之间设置的电流补偿电阻，所述电位补偿 电阻和电流补偿电阻的相对误差的量级为10_2-10_3，所述电位补偿电阻和电流补偿电阻以 及电阻阵列之间通过正六面体的四端引线节点连接，所述四端引线节点在正六面体上呈几 何对称设置；补偿电路与被测直流比较仪相连，由被测直流比较仪做比例测量从而分别得 出串并联比例示数；所述验证单元根据各组串并联电阻阵列的串并联比例示数的乘积分别 与规定的准确度量级的比较，实现该直流电流比较仪的比例验证。
7.根据权利要求6所述的验证装置，其特征在于，还包括调正电路，所述调正电路包括 与四端引线节点中的两个节点之间设置的电流源以及和另外两个节点之间设置的开路电 压，所述调正电路用于对正六面体的四端引线节点对称性的调正，所述调正包括对两节点 之间的阻值偏小的部分进行小幅度磋磨调正。
8.根据权利要求6或7所述的验证装置，其特征在于，所述串并联电阻阵列包括三 组，各组的同标称电阻值分别为100Ω、10Ω和IkQ，各组标称电阻的个数为10个，对于 100 Ω标称电阻值，所述比例测量包括直流比较仪在量程为Ik Ω 100 Ω、100 Ω 10 Ω和 10 Ω 1Ω的10 1的比例测量；对于10Ω标称电阻值，所述比例测量包括直流比较仪 在量程为100 Ω-10 Ω的10 1的比例测量；对于IkQ标称电阻值，所述比例测量包括直 流比较仪在量程为IOkΩ-100 Ω的10 1的比例测量；当三组串并联电阻阵列的串并联比 例示数的乘积均符合10_7-10_8量级时，所述验证单元确定该电流比较仪比例测量正确；当 三组乘积只有标称阻值为100 Ω超标时，所述验证单元验证出电流比较仪全部量程出现误 差；当三组乘积只有标称阻值为10Ω或IkQ超标时，所述验证单元验证出电流比较仪在超 标测量的该比例测量以外的其他量程正常；剩余情况所述验证单元均验证出电流比较仪出 现比例误差。
9.根据权利要求6或7所述的验证装置，其特征在于，所述正六面体通过精铣和线切割 加工而成并根据标称阻值确定尺寸，所述正六面体棱长为5mm 10mm。
10.根据权利要求8所述的验证装置，其特征在于，所述补偿电路中在四端引线节点连 接的除各电阻以外的引线线路上分别设置电位补偿电阻㈧和电流补偿电阻(B，B<<A)，经补偿电路进行补偿后的最大相对误差是= 4^amax · β-χ，其中，α max为电位补偿电阻中误差最大值，为电流补偿电阻中误差最大值。
全文摘要
本发明提供一种用于电阻测量的高准确度直流电流比较仪的验证方法和装置，该方法首先将两个或两个以上同标称电阻串并联使其分别构成串联电阻阵列和并联电阻阵列，并联电阻阵列采用四端引线节点结构连接各并联电阻两端节点，并为电阻阵列并联时外接的短路片设置短路补偿；然后通过被测直流比较仪做比例测量，直流比较仪分别得出串并联比例示数；采用三组或三组以上标称电阻串并联后经被测直流比较仪做比例测量，根据各组串并联电阻阵列的串并联比例示数的乘积分别与规定的准确度量级的比较，实现该直流电流比较仪的比例验证。该方法能够实现用于电阻测量的高准确度(准确度达10-7-10-8量级)直流电流比较仪的比例误差的准确验证。
文档编号G01R35/00GK102096058SQ20101059637
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者李继东, 蔡建臻, 黄晓钉 申请人:北京东方计量测试研究所