专利名称：一种分布式低负载系数精密电阻及其实现方法
技术领域：
本发明属于大电流精密测量领域，具体涉及一种分布式低负载系数精密电阻及其实现方法。
背景技术：
大电流测量技术具有广泛的应用。在节能技术日益被关注的今天，大电流精密测量技术显得尤为重要。测量大电流的常用方法是使待测电流通过一个低值的四端电阻，测出电流在该电阻上产生的电压降。把测得的电压降除以四端电阻的电阻值，就可得到大电流的电流值。这样的四端电阻也经常被称为“分流器(shunt) ”。要提高这种方法的准确度，关键在于保证四端电阻的准确性。电阻器件的特点是通电流时会发热，电阻值则随着发热而变化，即电阻值会随着负载功率(I2R)增加而变化。这就是电阻器件的负载效应。每单位负载功率引起的电阻值相对变化量称为负载系数。依靠现代的量子化霍尔电阻基准，不难把四端电阻的电阻值测准到10_9量级的准确度。但此时电阻的负载功率必须很小，才能保证测量准确度。在最高等的标准电阻进行国际比对时，规定了测量时电阻的负载功率为2.5mW。如果电阻消耗的功率为W，电流为I，则电阻上的电压降为F = |。在测量大电流
时，如果把电阻的负载功率W限制在很小的数量，电阻上的电压降V会很小。测量电压降V时，噪声和干扰的影响使得待测信号的信噪比不够，准确度不能提高。如果能把电阻器件的负载系数大大降低(也就是说，即使通过较大的电流时电阻值变化也很小)，则电阻值R可用得较大，使得电阻上可有较大的电压降IR，因而提高了信噪比以及测量准确度。因此，降低电阻器件的负载系数是解决测量准确度和灵敏度之间矛盾的一条有效途径。目前，国内外降低电阻负载系数的方法是把电阻的尺寸放大，减少电阻对环境的热阻，以降低电阻器件的温升。用这样的方法最多能把负载系数做到10_7量级，而且大尺寸的电阻器件使用不方便，价格昂贵。

发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种分布式低负载系数精密电阻及其实现方法，用于精密测量大电流。本发明是通过以下技术方案实现的:一种分布式低负载系数精密电阻，所述分布式低负载系数精密电阻为一个链形电路，是由一组特性相同的低负载系数小型精密电阻元件并联而成；在所述链形电路中有一个特殊点，在所述特殊点处整个链形电路的连接导线的电阻是能够忽略的，所述分布式低负载系数精密电阻的电流引线设置在所述链形电路的输入端，电压引线设置在该特殊点对应的环节的输入端处。
一种实现所述分布式低负载系数精密电阻的方法，所述方法首先将一组特性相同的低负载系数小型精密电阻元件并联起来成为一个链形电路，并将所述链形电路转换为由一组对称四端网络链接而成的电路，所述每个对称四端网络为所述链形电路的一个环节；然后利用电路理论计算得到临界值h，该临界值1 对应所述链形电路中的一个特殊点，利用该点的特性可消除整个链形电路的连接导线电阻的不良影响。最后将电流引线设置在所述链形电路的输入端，将电压引线设置在所述特殊点对应的环节的输入端处，形成所述分布式低负载系数精密电阻。
所述利用电路理论计算得到临界值1 是通过以下步骤实现的:
(A)所述对称四端网络的网络矩阵为:
权利要求
1.一种分布式低负载系数精密电阻，其特征在于:所述分布式低负载系数精密电阻为一个链形电路，是由一组特性相同的低负载系数小型精密电阻元件并联而成；在所述链形电路中有一个特殊点，在所述特殊点处整个链形电路的连接导线的电阻是能够忽略的，所述分布式低负载系数精密电阻的电流引线设置在所述链形电路的输入端，电压引线设置在该特殊点对应的环节的输入端处。
2.一种实现权利要求1所述分布式低负载系数精密电阻的方法，其特征在于:所述方法首先将一组特性相同的低负载系数小型精密电阻元件并联起来成为一个链形电路，并将所述链形电路转换为由一组对称四端网络链接而成的电路，所述每个对称四端网络为所述链形电路的一个环节；然后利用电路理论计算得到临界值匕，该临界值1 对应所述链形电路中的一个特殊点；最后将电流引线设置在所述链形电路的输入端，将电压引线设置在所述特殊点对应的环节的输入端处，形成所述分布式低负载系数精密电阻。
3.根据权利要求2所述的实现分布式低负载系数精密电阻的方法，其特征在于:所述利用电路理论计算得到临界值h是通过以下步骤实现的: (A)所述对称四端网络的网络矩阵为:
全文摘要
本发明提供了一种分布式低负载系数精密电阻及其实现方法，属于大电流精密测量领域。所述分布式低负载系数精密电阻为一个链形电路，是由一组特性相同的低负载系数小型精密电阻元件并联而成；在所述链形电路中有一个特殊点，在所述特殊点处整个链形电路的连接导线的电阻是能够忽略的，所述分布式低负载系数精密电阻的电流引线设置在所述链形电路的输入端，电压引线设置在该特殊点对应的环节的输入端处。利用本发明，整个电阻可保持并联后的低负载系数以及参与并联的单个电阻元件的其它优良性能。按照本发明所述的方法研制成的20欧电阻在50mW的负载时电阻值变化仅为10-9量级，超过了国内外产品的水平。
文档编号G01R15/00GK103149410SQ201310038950
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者张钟华, 王维, 贺青, 李正坤, 韩冰, 鲁云峰 申请人:中国计量科学研究院