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[直流电阻] 如何修复不合格的高精度电阻?

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bgqjm 该用户已被删除
发表于 2007-12-30 22:22:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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我们单位有很多0.01级的标准电阻,年代都是在70年以前的,稳定性很好,但是有的电阻值已经超标,不符合100ppm的要求,通过对这些电阻的研究,利用电阻的相关特性,找到了一种简单但可行的方法,来修复这些标准电阻,而且还不会影响其稳定性,不如,有一只1欧姆的标准电阻,通过测量其电阻值为1.0003145欧姆,已经超标,通过计算,我用3180欧姆0.1级的线绕电阻和它并联,成功使它的电阻恢复到0.9999991欧姆,误差为0.9ppm,因为并联的电阻为3180欧姆,为标准电阻的3千多倍,根据电阻的串并联定律,它的权重非常小,它的变化对并联后的标准电阻的影响非常小,即使变化达到30欧,即百分之一,对并联后的标准电阻的影响也仅为3ppm,更何况,线绕电阻也不可能有如此大的变化,并联后的标准电阻其稳定性因该和原来的标准电阻30年的稳定性差不多,而电阻的精度却大大提高了。如果说标准电阻的阻值偏小,比如标称值为10欧姆的100ppm标准电阻,实际电阻为9.9988,已经超过100ppm,那我们可以通过串联一个0.01欧的精密线绕电阻,使其电阻值达到10.0088欧姆,然后再并联一个11400欧姆的精密线绕电阻,这样就使其电阻值达到10.00002欧,远远满足要求,因为串联的电阻是原来电阻的千分之一,并联的电阻是原来电阻的一千倍,所以他们即使同时同向变化百分之一,改造后的电阻也能达到9.99984欧姆,也完全符合要求.

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发表于 2007-12-31 07:58:10 | 显示全部楼层
的确如此。采用串并联的方法,附加电阻对总电阻的影响非常小,无论是阻值、稳定性和温度特性,这个可以通过用Excel来模拟出来。
商品的0.01级电阻,生产出来后若发现阻值超标,也常用这种方法来补偿。比如我有一只BZ3-10k的国产标准电阻就是这样做的,在外边串联了一个小电阻(图)。我另外有一只前苏联产的0.01级的标准电阻也是这样做的。
当采用成品电阻制作标准电阻的时候,也是采用类似的方法,比如Fluke 742A-10k,是采用4个比40k小一点的电阻进行并联,但其中一只串联一个线绕,达到调整到亚ppm的目的,同时也不影响整体的稳定性。

这种改造方法也应注意:
1、不应有可调节的部分。这是制作标准电阻的忌讳
2、焊接应进行绝热处理,以免热量通过管脚传到电阻内部,引起阻值变化
3、超差过大的电阻,说明稳定性差,不适宜用此法改造。我手里有一些国产的标准电阻,都有十几年或者更长的时间,大部分有出厂检定,到了现在仍然没有超差,说明稳定性很好。
4、改造前后的测量要准确,以免本来不超差的标准电阻,改造后反而超差,或者纠正过量
5、改造后往往有一个相对不稳定的时期,所以应放置一段时间后,拿到上级计量机构重新标定。

国产0.01级标准电阻,内腔用一个小电阻串联进行调整

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Fluke 742A-10k,4只并联电阻中的一只有小电阻串联

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自制简易10k标准电阻,采用并联-串联方法调节

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SR104,年老化指标达到0.5ppm,仍然采用外串(绿色)来最后调整

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051688 该用户已被删除
发表于 2008-1-3 23:43:57 | 显示全部楼层
请问如此精密的电阻到哪去买呢?一般的电子店有卖吗?
发表于 2008-1-4 09:00:46 | 显示全部楼层

回复 3# 的帖子

0.01级的在计量上不算最好的,属于“工作计量器具”,上面还有好多等级。
一般的电子店难于找到,尽管我知道在大连有一个电子商场里有卖的,都是存货。当然,电阻这东西,越老的反而稳定性越好。
我知道我国有几个生产标准电阻的厂家,比如甘肃天水长城、原上海电表厂(上海精密科学仪器有限公司)、原上海电工仪器厂、上海正阳,都生产BZ3等标准电阻,可以直接在厂家或者其代理买到。
bgqjm 该用户已被删除
 楼主| 发表于 2008-1-12 22:03:08 | 显示全部楼层
今天我又对我改造的1欧电阻进行了检测,得到的电阻值是0.9999989欧,所使用的标准是8508A,采用其真欧姆功能,低电流,7位半显示,因为没有更好的设备来检定这样的标准电阻,只能通过长时间用一台标准来检测,以观察其长期稳定性。
发表于 2008-1-13 17:52:11 | 显示全部楼层

回复 5# 的帖子

根据我的测试,国产的这些0.01级的BZ3稳定性是不错的,都在每年变化5ppm之内,比指标的20ppm/年还要小很多。

但是,限于所采用的材料,BZ3系列的温度系数很大,变化1度甚至会影响10ppm以上,因此才要求油浴控温到20度C。如果在室温下空气中测量,一般需要厚铝壳均温并用精密温度计测量,这样才能根据其α和β温度系数进行修正。如果原始检定资料丢失因此没有αβ需要自己测量,严格说需要恒温设备测量三点(比如15℃、20℃、25℃)的阻值然后解方程算出。

还有,8508A的低阻测试准确度来得差一些,如果校准期过了90天同时温度控制的不很严格,需要采用365 day TCal ±5 °C的绝对误差指标,那就是17ppm reading + 2ppm range,对于1欧就是21ppm,这也将引起较大的不确定读。即便用同一个8508A来测量1欧BZ3,8508A的年稳也是在10ppm,与BZ3的老化也很类似了。

我知道我国以前对比1欧电阻时或者用三次平衡电桥,或者用直流比较仪式电桥,比如国产的QJ55,高联的6675 (替代9975),MI 公司的6010B,比较的不确定度可以达到0.1ppm以下。
bgqjm 该用户已被删除
 楼主| 发表于 2008-1-13 21:45:50 | 显示全部楼层
但是这几样直流比较电桥都听贵,QJ55最便宜也要5万元。实在不行只有将电阻送检,这样花费的时间就很长。
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