關于電阻標準

托馬斯1Ω電阻標準
托馬斯1Ω電阻標準是為了獲的最好的穩定性而開發研制的、其電阻元件放在一個密封的雙層金屬容器內。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。
電阻浸入油槽時，油槽中的油和容器壁接觸，但不和電阻元件接觸。這種構造的熱傳遞效果不如下面介紹的Reichsanstalt型電阻好，但是其長期穩定性要好的多。在傳統上，標準實驗室便用托馬斯1Ω電阻標準
作為其一級（Primary）電阻標準，并便用電橋的方法，對實驗室中更高阻值的標準和此1Ω標準電阻進行比較，這樣做的原因是托馬斯1Ω電阻標準是現有的最穩定的電阻器，例如，FLUKE的托馬斯1Ω電阻標準每年的漂移量只有-0.002PPM。
Reichsanstalt實物標準
0.1Ω到0.001Ω的低阻值標準電阻器，在使用時要承受很大的電流。這種電阻器常常采用一種稱為Reichsanstalt方法的設計方法來制造。這種設計方法是把電阻絲繞在一個金屬管上，把該金屬管放在一個多孔的容器中、再把容器浸在恒溫油槽內。這樣，當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，這種構造有助于電阻器的冷卻。油槽也使的溫度對標準的影響減到最小。
Rosa實物標準
阻值在10Ω及其以上的標準電阻器、常常采用Rosa建議的設計方法來制造。用Rosa方法設計的電阻器又稱為NBS型電阻器。其構造是將電阻元件繞在一個絕緣的金屬管上、并把金屬管懸掛在填充了油的外筒內，使用一個同軸的內管來支持此絕緣電阻器的結構、并形成溫度計插槽以便檢查電阻器的環境溫度。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電阻器的阻值不易發生變化。該電阻器在使用時放在一個油槽內，這就過一步穩定了外筒的溫度，并有助于熱傳遞　。

ESI SR104電阻
電科學工業公司（Electro Scientific Lndustries）制造的ESI　SR104電阻是廣泛使用的10kΩ標準電阻。這種電阻不需要攪拌油槽、并可以在實驗室外使用。
ESI　SR104電阻由一組經過特殊老化的、按溫度系數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密封的。充有硅油的容器中。該容器雙裝在一個具有熱慣性的外殼內。這種電阻器的技術指標可以達到每年1ppm的穩定性，±0.2ppm/℃的很低的溫度系數。
該電阻器的特點是具有一個內置的銅的溫度傳感器。可以用來測量電阻器的內部溫度。通過一個修正因子便查表，就可以給出電阻器阻值在當時的環境溫度下的溫度修正值。使用“直流比率”
中介紹的比率技術，就可以把應電阻器的量值擴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電阻標準每年的漂移量只有-0.002PPM？
如果真是這樣可太難得了，因為我國和美國的國家實物1Ω基準，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是美國國家標準局，是老稱呼，現在早就叫NIST了。

ESI SR104是好東西，現價要8000美金左右，我上個月尋了一次價，到國內要9W多，而且需要很長（記得是6個月）定貨時間，好象他們是現買線材繞制的（玩笑話，應該是進行burn-in和考核）。ESI現在已經不存在了，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10k電阻現在屬于IET的了。
另外，General Radio也生產過與SR104一樣規格的10k電阻，型號是1444-A。
我見過幾個SR104的指標，α溫度系數都小于0.05ppm/C，β溫度系數都小于0.05ppm/C2，δ（初始偏差）都小于1ppm。
另外，這電阻第3年及以后指標漂移小于0.5ppm/年。日本某處有一個，實際測量<0.1ppm/年。

我能上圖了，為了更形象，來幾張托馬斯1Ω電阻標準的圖片。

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在使用時不好接線。

的確如此。國內的這個兩對接線柱靠的太近，轉動不方便。
另外，在進行雙臂電橋比較測量時需要一個短路條，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BZ3標準電阻，解剖一只1歐的看看。
我國現行電阻基準，是一組10只，就有4只是這樣的BZ3。因此，當你看到這些圖片時，就等于看到了國家基準的內部。

繼續上圖

評論：總體感覺很一般，問題點：

1、首先最重要的，電阻絲細了，直徑只有大約1mm。
標準電阻線越粗越好、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。
這個外體積，可以至少應采用直徑1.5mm的雙線饒10圈。

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

3、線繞的太緊
應該是松弛的，這樣不受外力，才能溫度系數小。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。國外已經公認，國內也有人知道，高穩定的電阻是不能浸漆的。

5、沒有進行高溫退回，導線繞制后存在應力，會慢慢釋放出來。


到底什么樣的做法最好呢？
裸導線，粗導線，松弛的饒在瓷骨架上，高溫退火（大約500度），然后真空密封。

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

Rosa設計的Rosa類型標準電阻，也被稱為NBS類型電阻，估計是早期被NBS采用的原因。
R就是絲包錳銅絲繞在黃銅內壁上，銅導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是溫度計井，外金屬罐C內部灌上礦物油。油的目的是導熱好，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，也發現了一些弱點，無論如何要復原的。
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物質，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。燒的時候是晚間，燒到發暗紅。
2、除掉原來的絕緣層后還是要有絕緣物質，但無機絕緣很難找，玻璃絲布（石棉）有危險，瓷的難弄，現有條件下只能代之以1mm厚的聚四氟乙烯。用四氟也不錯，自己多少年也不會變化，絕緣程度非常好，還耐高溫。用鋸條劃上0.5mm深的溝，把電阻絲嵌進去，端部掛在一個焊上去并用四氟絕緣的銅絲上。這樣做了以后，電阻絲實際上自由度比較大、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，除掉其余的有機物質。第一次烘烤時溫度太高，引線瓷接頭的焊錫融化掉。
4、焊接。先在上面焊接兩點固定，然后焊接底下，最后焊接上面。由于焊接時整體溫度接近200度，密封前里面的溫度也達到這個數值，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個大氣壓，屬于半真空，這樣很好。

通過拆裝，了解了BZ3型標準電阻的結構，并對可能的弱點進行了改進。

有前后對比數據就好了:o

是啊，可惜這個電阻買來就是“裸”的，沒有任何說明和檢定數據。
另外我現在還不具備高準確性測量1歐電阻的條件（計量電橋和另外的1歐基準）。
我大約等到秋天才具備這樣的條件，屆時將標定，并至少再要1年以后才能得到老化測試結果。

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 14:22 發表
請問一下lymex，上述的BZ3標準電阻大概要多少錢一只。

這個要是正常渠道需要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L&N的。

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 14:22 發表
請問一下lymex，上述的BZ3標準電阻大概要多少錢一只。

這個要是正常渠道需要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L&N的。

扣主題，我上個月也進了一只SR104，這是目前能找到的最好的10k電阻了，指標為：
年穩定度，不大于0.5ppm（指一年以后，這個早滿足了）
實測年穩定度，不大于0.3ppm
Alpha溫度系數：-0.1ppm/C
Beta溫度系數：-0.028ppm/C2
初始23C偏離：0.2ppm
NBS檢驗日期：1982-3-12（越老越好啊，當時還是老的美國國家標準局NBS直接檢驗的）

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 21:30 發表
做為個人愛好，入1W多的電阻，你是高人，高燒！

高人談不上，但高燒到是真的。有了這個東西做基準，就可以測量別的電阻的溫度系數和老化等特性了，因為高等級的測量都是要對比進行，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,我仔細認真的看了一下,以前我可沒看到過這樣的電阻標準呢,這下長見識了哦,至少我了解了一下哦:P


那個BZ3的看起就沒那個SR104的好,SR104看起就漂亮多了,不是我說