關(guān)于電阻標(biāo)準(zhǔn)

托馬斯1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)
托馬斯1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)是為了獲的最好的穩(wěn)定性而開發(fā)研制的、其電阻元件放在一個(gè)密封的雙層金屬容器內(nèi)。這種電阻器具有比較高的電阻溫度系婁，必須保存在控溫油槽內(nèi)。
電阻浸入油槽時(shí)，油槽中的油和容器壁接觸，但不和電阻元件接觸。這種構(gòu)造的熱傳遞效果不如下面介紹的Reichsanstalt型電阻好，但是其長期穩(wěn)定性要好的多。在傳統(tǒng)上，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室便用托馬斯1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)
作為其一級(jí)（Primary）電阻標(biāo)準(zhǔn)，并便用電橋的方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)室中更高阻值的標(biāo)準(zhǔn)和此1Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較，這樣做的原因是托馬斯1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)有的最穩(wěn)定的電阻器，例如，F(xiàn)LUKE的托馬斯1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)每年的漂移量只有-0.002PPM。
Reichsanstalt實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)
0.1Ω到0.001Ω的低阻值標(biāo)準(zhǔn)電阻器，在使用時(shí)要承受很大的電流。這種電阻器常常采用一種稱為Reichsanstalt方法的設(shè)計(jì)方法來制造。這種設(shè)計(jì)方法是把電阻絲繞在一個(gè)金屬管上，把該金屬管放在一個(gè)多孔的容器中、再把容器浸在恒溫油槽內(nèi)。這樣，當(dāng)電阻在大電流的涎試條件下使用。電阻的自身生熱可能引起大的電阻變化時(shí)，這種構(gòu)造有助于電阻器的冷卻。油槽也使的溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的影響減到最小。
Rosa實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)
阻值在10Ω及其以上的標(biāo)準(zhǔn)電阻器、常常采用Rosa建議的設(shè)計(jì)方法來制造。用Rosa方法設(shè)計(jì)的電阻器又稱為NBS型電阻器。其構(gòu)造是將電阻元件繞在一個(gè)絕緣的金屬管上、并把金屬管懸掛在填充了油的外筒內(nèi)，使用一個(gè)同軸的內(nèi)管來支持此絕緣電阻器的結(jié)構(gòu)、并形成溫度計(jì)插槽以便檢查電阻器的環(huán)境溫度。筒中的油把電阻元件的熱量傳遞到筒的外壁，并增加了電阻器的熱容量，使的在承受瞬間大電流時(shí)電阻器的阻值不易發(fā)生變化。該電阻器在使用時(shí)放在一個(gè)油槽內(nèi)，這就過一步穩(wěn)定了外筒的溫度，并有助于熱傳遞　。

ESI SR104電阻
電科學(xué)工業(yè)公司（Electro Scientific Lndustries）制造的ESI　SR104電阻是廣泛使用的10kΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻。這種電阻不需要攪拌油槽、并可以在實(shí)驗(yàn)室外使用。
ESI　SR104電阻由一組經(jīng)過特殊老化的、按溫度系數(shù)選擇過的埃諾姆鎳鉻合金（Evanohm）電阻器組成。這些電阻器安裝在一個(gè)密封的。充有硅油的容器中。該容器雙裝在一個(gè)具有熱慣性的外殼內(nèi)。這種電阻器的技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到每年1ppm的穩(wěn)定性，±0.2ppm/℃的很低的溫度系數(shù)。
該電阻器的特點(diǎn)是具有一個(gè)內(nèi)置的銅的溫度傳感器。可以用來測量電阻器的內(nèi)部溫度。通過一個(gè)修正因子便查表，就可以給出電阻器阻值在當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度下的溫度修正值。使用“直流比率”
中介紹的比率技術(shù)，就可以把應(yīng)電阻器的量值擴(kuò)展到其它電阻器的量值上去。

喜歡這樣的文章。
FLUKE的托馬斯1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)每年的漂移量只有-0.002PPM？
如果真是這樣可太難得了，因?yàn)槲覈兔绹膰覍?shí)物1Ω基準(zhǔn)，都是成組的，年漂移也都在0.05ppm左右。

Rosa NBS型電阻器？
看來這文章比較老了，NBS是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局，是老稱呼，現(xiàn)在早就叫NIST了。

ESI SR104是好東西，現(xiàn)價(jià)要8000美金左右，我上個(gè)月尋了一次價(jià)，到國內(nèi)要9W多，而且需要很長（記得是6個(gè)月）定貨時(shí)間，好象他們是現(xiàn)買線材繞制的（玩笑話，應(yīng)該是進(jìn)行burn-in和考核）。ESI現(xiàn)在已經(jīng)不存在了，被Tegam收購。而今年1月份IET又把Tegam的這部分買了去，因此104這個(gè)10k電阻現(xiàn)在屬于IET的了。
另外，General Radio也生產(chǎn)過與SR104一樣規(guī)格的10k電阻，型號(hào)是1444-A。
我見過幾個(gè)SR104的指標(biāo)，α溫度系數(shù)都小于0.05ppm/C，β溫度系數(shù)都小于0.05ppm/C2，δ（初始偏差）都小于1ppm。
另外，這電阻第3年及以后指標(biāo)漂移小于0.5ppm/年。日本某處有一個(gè)，實(shí)際測量<0.1ppm/年。

我能上圖了，為了更形象，來幾張托馬斯1Ω電阻標(biāo)準(zhǔn)的圖片。

SR104的圖片。

[ 本帖最后由 lymex 于 2007-6-7 11:51 編輯 ]

看了國內(nèi)的還是做的粗糙些，肯定是從成本上面考慮吧。覺的那BZ3在使用時(shí)不好接線。

的確如此。國內(nèi)的這個(gè)兩對(duì)接線柱靠的太近，轉(zhuǎn)動(dòng)不方便。
另外，在進(jìn)行雙臂電橋比較測量時(shí)需要一個(gè)短路條，讓電阻盡可能的小（<1mΩ），用國外的那種就很方便，而用國內(nèi)的就需要很長的短路條。

要看你用在什么地方的。

今天買了幾只國產(chǎn)BZ3標(biāo)準(zhǔn)電阻，解剖一只1歐的看看。
我國現(xiàn)行電阻基準(zhǔn)，是一組10只，就有4只是這樣的BZ3。因此，當(dāng)你看到這些圖片時(shí)，就等于看到了國家基準(zhǔn)的內(nèi)部。

繼續(xù)上圖

評(píng)論：總體感覺很一般，問題點(diǎn)：

1、首先最重要的，電阻絲細(xì)了，直徑只有大約1mm。
標(biāo)準(zhǔn)電阻線越粗越好、總體積越大越好，這樣才能少升溫、耐老化、受外界影響小，高可靠。
這個(gè)外體積，可以至少應(yīng)采用直徑1.5mm的雙線饒10圈。

2、與內(nèi)皮的絕緣居然用油布，絕緣能力差，耐壓低，容易老化。
應(yīng)該用瓷的、琺瑯的。
設(shè)想一下，假設(shè)這電阻埋到地下過了幾千年再挖出來，假設(shè)銅殼沒壞，里面的油布早就變質(zhì)了吧？

3、線繞的太緊
應(yīng)該是松弛的，這樣不受外力，才能溫度系數(shù)小。而外力是變化的情況老化就更大。

4、居然還浸漆處理！而且用線繩扎，還用了漆包線。
凡是有漆的地方，就涉及老化。國外已經(jīng)公認(rèn)，國內(nèi)也有人知道，高穩(wěn)定的電阻是不能浸漆的。

5、沒有進(jìn)行高溫退回，導(dǎo)線繞制后存在應(yīng)力，會(huì)慢慢釋放出來。


到底什么樣的做法最好呢？
裸導(dǎo)線，粗導(dǎo)線，松弛的饒?jiān)诖晒羌苌希邷赝嘶穑ù蠹s500度），然后真空密封。

好的線繞電阻好象都是瓷骨架，只不過標(biāo)準(zhǔn)電阻為了散熱除外。
其實(shí)主要還是錳銅的電阻溫度系數(shù)的標(biāo)稱值比較大（10ppm/C），因此對(duì)溫升要求特別高。

Rosa設(shè)計(jì)的Rosa類型標(biāo)準(zhǔn)電阻，也被稱為NBS類型電阻，估計(jì)是早期被NBS采用的原因。
R就是絲包錳銅絲繞在黃銅內(nèi)壁上，銅導(dǎo)線一端銀焊在電阻絲上另一端軟焊在接線柱上。T是硬橡膠蓋子，W是溫度計(jì)井，外金屬罐C內(nèi)部灌上礦物油。油的目的是導(dǎo)熱好，但問題是容易變酸性因此腐蝕電阻絲。更主要是不是全密封的，因此穩(wěn)定性不太好，在1932年到1939之間逐步被Thomas電阻取代。


參考文件：
James L. Thomas, Precise Resistances and Their Measurement, NBC Circular No. 470(1948)

如前所述，拆了下來滿足了好奇心，也發(fā)現(xiàn)了一些弱點(diǎn)，無論如何要復(fù)原的。
1、把電阻絲從絕緣物和浸漆中弄下來，放在煤氣灶上燒掉一切絕緣有機(jī)物質(zhì)，順便也退火。這東西很頑固，一共燒了大約15分鐘才全部燒掉。燒的時(shí)候是晚間，燒到發(fā)暗紅。
2、除掉原來的絕緣層后還是要有絕緣物質(zhì)，但無機(jī)絕緣很難找，玻璃絲布（石棉）有危險(xiǎn)，瓷的難弄，現(xiàn)有條件下只能代之以1mm厚的聚四氟乙烯。用四氟也不錯(cuò)，自己多少年也不會(huì)變化，絕緣程度非常好，還耐高溫。用鋸條劃上0.5mm深的溝，把電阻絲嵌進(jìn)去，端部掛在一個(gè)焊上去并用四氟絕緣的銅絲上。這樣做了以后，電阻絲實(shí)際上自由度比較大、受力很小。

3、整體在爐灶上烘烤到150度到200度，目的是除掉氣體，除掉其余的有機(jī)物質(zhì)。第一次烘烤時(shí)溫度太高，引線瓷接頭的焊錫融化掉。
4、焊接。先在上面焊接兩點(diǎn)固定，然后焊接底下，最后焊接上面。由于焊接時(shí)整體溫度接近200度，密封前里面的溫度也達(dá)到這個(gè)數(shù)值，因此里面的空氣不僅是干燥的，而且是膨脹的。密封后冷卻，則里面的大氣壓大約是295/（295+200）= 0.6個(gè)大氣壓，屬于半真空，這樣很好。

通過拆裝，了解了BZ3型標(biāo)準(zhǔn)電阻的結(jié)構(gòu)，并對(duì)可能的弱點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)。

有前后對(duì)比數(shù)據(jù)就好了:o

是啊，可惜這個(gè)電阻買來就是“裸”的，沒有任何說明和檢定數(shù)據(jù)。
另外我現(xiàn)在還不具備高準(zhǔn)確性測量1歐電阻的條件（計(jì)量電橋和另外的1歐基準(zhǔn)）。
我大約等到秋天才具備這樣的條件，屆時(shí)將標(biāo)定，并至少再要1年以后才能得到老化測試結(jié)果。

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 14:22 發(fā)表
請(qǐng)問一下lymex，上述的BZ3標(biāo)準(zhǔn)電阻大概要多少錢一只。

這個(gè)要是正常渠道需要500多，我買的是二手，可以說是積壓沒用過的，100元/只：
http://auction1.taobao.com/aucti ... 1228105f2f88d.jhtml

這兩天又買了個(gè)L&N的。

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 14:22 發(fā)表
請(qǐng)問一下lymex，上述的BZ3標(biāo)準(zhǔn)電阻大概要多少錢一只。

這個(gè)要是正常渠道需要500多，我買的是二手，積壓沒用過的，100元/只：
http://auction1.taobao.com/aucti ... 1228105f2f88d.jhtml

前兩天又買了個(gè)L&N的。

扣主題，我上個(gè)月也進(jìn)了一只SR104，這是目前能找到的最好的10k電阻了，指標(biāo)為：
年穩(wěn)定度，不大于0.5ppm（指一年以后，這個(gè)早滿足了）
實(shí)測年穩(wěn)定度，不大于0.3ppm
Alpha溫度系數(shù)：-0.1ppm/C
Beta溫度系數(shù)：-0.028ppm/C2
初始23C偏離：0.2ppm
NBS檢驗(yàn)日期：1982-3-12（越老越好啊，當(dāng)時(shí)還是老的美國國家標(biāo)準(zhǔn)局NBS直接檢驗(yàn)的）

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 21:30 發(fā)表
做為個(gè)人愛好，入1W多的電阻，你是高人，高燒！

高人談不上，但高燒到是真的。有了這個(gè)東西做基準(zhǔn)，就可以測量別的電阻的溫度系數(shù)和老化等特性了，因?yàn)楦叩燃?jí)的測量都是要對(duì)比進(jìn)行，3458A測量電阻的10ppm年老化率根本不夠用啊。

謝謝各位前輩的提供,我仔細(xì)認(rèn)真的看了一下,以前我可沒看到過這樣的電阻標(biāo)準(zhǔn)呢,這下長見識(shí)了哦,至少我了解了一下哦:P


那個(gè)BZ3的看起就沒那個(gè)SR104的好,SR104看起就漂亮多了,不是我說