打算做幾只標準電阻，請各位看看可行性

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)換技術來個綜述如何?

很不錯的建議啊。

寫綜述太難了，而且我對熱轉(zhuǎn)換不太熟悉，要寫只能先按照一個簡介寫。
無論如何可以先發(fā)給我看看：lymex@sina.com
謝謝！

看看中國計量科學院的不確定度是多少啊？

可行，但是電阻數(shù)量太多了一點吧？是不是對體積會造成影響？

中國計量科學院的電阻實物基準是國家副基準，不確定度是0.1ppm。但他們有量子基準，可以更好。要是去檢定，人家也不可能直接用副基準給你檢，最多給用工作基準，不確定度降低為0.5ppm。而我去送檢也不會去拿這個，而是另外的傳遞基準。
（http://www.bkd208.com/thread-8327-1-1.html）

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

放假期間，徹底拆了我的第一個752A，并做了計劃中的電阻。
計劃制作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)定性和可預測性。仍然利用原來752A的內(nèi)殼，安裝在一個機殼里。       
        10k用12只120k并聯(lián)，其中一個是119.8k，再串聯(lián)一個線繞電阻進行微調(diào)
        100k用兩組4只并聯(lián)和一組3只并聯(lián)，其中一個是119.8k，再串聯(lián)一個（實際上為一組）電阻進行微調(diào)
        1M采用8只120k串聯(lián)（960k），再串聯(lián)一個3只120k的并聯(lián)（40k）
1、先對752A里面的57只120k電阻進行測量。測量時采用3458A的100k檔，并與SR104進行對比。由于100k檔最多只能讀到120k，稍有偏大則超界，因此測量時并聯(lián)了一個9.9M，權(quán)重只有1.2%，最后減掉
2、計算。先計算因并聯(lián)9.9k的變化，然后計算年老化。由于這些電阻已經(jīng)過了23年，老化數(shù)值已經(jīng)有很長積累，因此老化即便不大也可以輕易的發(fā)現(xiàn)出來
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行匹配，做到溫度系數(shù)均<0.1ppm/C，老化不大于1.5ppm/年。
計算和匹配都是在Excel里面進行。

4、電阻體內(nèi)殼的制作
原752A內(nèi)部是大約10個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）進行電磁屏蔽和均熱/熱沉，這非常好，仍然加以利用。但原來的上蓋為了安裝方便留有耳朵，要去掉。右邊的是沒有去掉的，左邊的已經(jīng)去掉。

5、制作10k電阻單元。按照匹配計劃從A-12單元拆掉不合適的3只電阻，補充進來5只。從接線上可以看出，12個120k都改成了并聯(lián)，其中一個120k先串聯(lián)了一個線繞后再并聯(lián)。焊接時，盡量快速，并且用了兩把沾了水的鉗子夾住管腳，焊完后風冷，以便讓電阻盡量少受熱沖擊。根據(jù)計算，這個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個電阻采用串并聯(lián)，其中一個先串聯(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%也對整體產(chǎn)生不到0.1ppm的影響。O1和O2是引線點（背面），有兩組連接是在背面進行的。另外可以看到，為了進一步絕緣，電阻下面墊了一層透明絕緣物。事實上，原來的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120k串聯(lián)（960k），再用3個120k并聯(lián)成40k串聯(lián)上去。選擇這最后3個電阻使得整體正好為1M，因此沒用補償電阻。可以看到，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，這部分應該懸浮起來與電阻和機殼都絕緣。因此，底座是從原來752A上面鋸下來的一部分，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）對內(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。左下綠線為機殼引線（Case/Chassis/Ground），右下黑線接電阻體的內(nèi)殼為保護（Guard）。

10、制作面板。這部分其實很費力氣，劃線、鉆孔、擴孔、安裝接線柱。還沒有做標記，左邊4個接線柱為10k，然后4個是100k和2個1M，最后兩個是Guard和Case。
由于原來面板為鐵板/鋼板（這很好，可以防護磁場），厚度一般，因此增加了一層鋁板，這樣導熱和均溫好，減少溫度梯度從而減少熱電動勢。
接線柱采用業(yè)界最高標準，鍍金銅碲合金材料，Guildline生產(chǎn)。
引線是原來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。
初步測試結(jié)果，一切正常。
未來，還要加兩個接線柱，內(nèi)部增加熱電偶，以便更準確的測量內(nèi)部溫度。
至于標準電阻最重要的三個參數(shù)：年老化、α和β溫度系數(shù)，需要漫長的測試時間。我現(xiàn)在用Excel弄了一套方法，可以從一系列測量數(shù)據(jù)中，通過二元二次回歸（實際上最后簡化成三元一次回歸），計算得到這三個參數(shù)。

12、后記，采用多個電阻串并聯(lián)的優(yōu)勢：
A、溫度系數(shù)可以后匹配，而且可以做到很小。一般來講，一個電阻生產(chǎn)出來后，溫度系數(shù)就不變了，有多大就是多大，想改小也不行。利用多個電阻串并聯(lián)，就可以減少溫度系數(shù)。比如有4個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，通過計算，是+1的1/4即0.35ppm/℃。因此，選擇10個一樣的電阻，似的其溫度系數(shù)之和為<1ppm/℃，實際理論溫度系數(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，但對于精密計量來將，噪音的表現(xiàn)在于讀數(shù)的波動，越小越好。理論上，4個電阻進行串并聯(lián)就可以把噪音減少到原來的1/2，9個串并聯(lián)就可以把噪音減少到原來的1/3。
C、可預測性大大提高。所謂可預測性就是老化已知。電阻的老化其實不可怕，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，那么很容易在測量時給減去。這就是為什么國內(nèi)外高準確度計量時一定要進行長期考核的原因。多個電阻的串并聯(lián)，將大大減少因某個電阻的變化而導致的不確定性，大家成了一個整體，步調(diào)一致的向前走。
D、任何單個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）。

當然，多個電阻的串并聯(lián)的劣勢是體積/重量/價格。但是，當單個器件已經(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、實際計量儀器采用串并聯(lián)的例子：
A、Fluke 742A-10k，國內(nèi)賣到3萬多的電阻，計量常見/常用，內(nèi)部采用4只39.992k并聯(lián)，其中一只串聯(lián)了一個小線繞進行微調(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10k電阻，是近2.5k的電阻4只串聯(lián)而成。

（續(xù)）實際計量儀器采用串并聯(lián)的例子：
D、Fluke 5450A電阻校驗儀，盡管指標不算很高，但仍大量然采用了串并聯(lián)。
E、Datron 4902S分壓器，整個分壓是由100個單元組成的，而每個小的分壓單元采用兩個電阻并聯(lián)。
F、esi SR1010電阻轉(zhuǎn)移標準，里面是12只同阻值的電阻，可以在外部進行串并聯(lián)。
G、國外某實驗室自裝的分壓器，里面采用了大量的（厚膜？）電阻進行串并聯(lián)。
H、我從一個人手里買了80多只Fluke 19.999k 0.005%線繞電阻，每一只都測量了溫度系數(shù)并印在電阻上。這人說是從一個Fluke儀器里面拆下來的，是多個串并聯(lián)。可惜我現(xiàn)在也不知道這是Fluke的什么儀器。


當然，采用多個電阻串并聯(lián)的另外好處，是：
---可以提高耐受功率和減少發(fā)熱（發(fā)熱對標準電阻是致命的）
---對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月中旬去大連開會哈哈。。不過是熱工的

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

謝謝謝謝，非常歡迎admin和bgqjm來大連！
我現(xiàn)在家里搞的一團糟，因為重新規(guī)劃，新房子在裝修，專門弄了間實驗室（現(xiàn)在與書房是合用的），到時候再上照片。

LZ 用 Vishay  VHP101 *4 做的性能更好的電阻，我覺得應該貼在這里：
http://www.bkd208.com/thread-11520-3-1.html
好強啊！ ：）

[ 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？我沒見過752A，即使有估計也舍不得拆！
所以對于電阻的連接方式還是不太理解！


呵呵，看到了，對樓主的佩服簡直無以復加！
我們?nèi)绻羞@樣的標準，不要說改裝了，拆開看都是舍不得的！

[ 本帖最后由 黃金戟 于 2008-4-21 23:10 編輯 ]

這個電阻測試了半年多了，把最近的測試曲線發(fā)上來。
縱向是阻值（變動），一格是1ppm。橫軸是時間（月-日）。上面幾根跳動的比較厲害的細線是溫度曲線（每格1度）。
紅粗線是IET SRX-10k，可以看到變動大體與溫度相反但幅度要小，溫度系數(shù)為-0.4ppm/C。
深藍粗線是一只SR104，也有大約0.2ppm/C的溫度系數(shù)
天藍粗線是另一個SR104。
藍粗線own5就是這個利用Fluke 752A拆機電阻做的，可見效果非常好，溫度變化很小（<0.1ppm/C），老化在半年的時間內(nèi)大約是0.2ppm，這樣一年可以預計<0.5ppm，遠超過了預期目標。
深紅細線own4是利用4個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！
最下面的是Fluke 742A，盡管溫度系數(shù)不大，但有一些小的波動，老化也有一些。

[ 本帖最后由 lymex 于 2008-6-15 00:21 編輯 ]

寫的很好，學到很多東西，非常謝謝

我知道有一個地方可以：

NIST
www.nist.gov


他們提供1K DC Resistance 相對不確定度可以達到0.2ppm，不過收費很貴滴：1411($)
嚇人吧？