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[直流电阻] 打算做几只标准电阻,请各位看看可行性

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lymex 发表于 2007-5-22 11:12:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
目标:高稳定的10k、100k、1M电阻基准,超过Fluke 742A的指标。

我有一个Fluke 752A,是高等级的参考分压器,里面采用了57只120k的金属壳/玻璃密封的0.005%的线绕电阻,每只电阻标有测量到0.1ppm/C的温度系数值。
这些电阻都是1984年生产的(23年前),经过测试,现在这些电阻与标称值的偏离绝大多数不超过0.01%即100ppm,再假设其老化是线性的,则老化率最大不超过100/23=4.5ppm。如果老化不是线性,一般都是时间越后老化越少,现在的老化反而更小。这说明这些电阻非常好。
实际上,老化的方向有正有负,通过筛选和匹配,用多个电阻串并联,就可以使得整体的老化更小。

这样制作的标准电阻的优势:
1、老化很小,而且可以近似追踪,匹配后不超过2ppm/年,超过Fluke 742A电阻标准。
(Fluke 742A-10k为4ppm/年,100k为6ppm/年,1M为8ppm/年)
2、温度系数很小,理论上α系数可达到0.05ppm/C,实际上应在0.1ppm/C之内,β系数也不应超过0.1ppm/C2(电阻线材为Evanohm,这是Fluke的一贯做法)
3、功率余量比较大


10k标准电阻的制作
采用120k电阻12只并联,电阻选择时除了选择总老化值接近0以外,还要匹配温度系数,以便抵消。接线柱采用752A原来752A上面的低热电动势的4只做4线连接。


100k标准电阻的制作
采用120k电阻5只,其中两只并联成60k,三只并联成40k,再串联。接线柱采用752A原来的2只做2线连接


1M标准电阻的制作
采用120k电阻11只,其中8只串联成960k,三只并联成40k,再串联。接线柱采用752A原来的2只做2线连接


电阻的标定的打算:
1、先标定10k,可采用别的10k标准
2、做10k、100k、1M电阻比较桥
3、做100k Hamon转移标准(需要100k电阻10只,现在只有0.02%的线绕电阻,好象不够好)

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chamer 发表于 2007-5-22 11:24:23 | 显示全部楼层
可行,但是电阻数量太多了一点吧?是不是对体积会造成影响?
并且这些电阻的串联、并联都会对总值有影响的。
树林 发表于 2007-5-22 11:37:41 | 显示全部楼层
做成固定的,体积没有太大的要求,主要是精度,做好后的精度能达到多少呢?
 楼主| lymex 发表于 2007-5-22 12:26:09 | 显示全部楼层
感谢楼上二位回贴。
体积我到不在乎,反正是固定使用。
至于个体对整体的影响,假设数量是10个串联,那么任何单个电阻变化了0.01%,对整体的影响就是0.001%,是1/N的关系。假如都增大了0.01%,那么整体也增大了0.01%。假如有的增大有的减少(实际上这种可能性最大),则因为互相抵消,还有一个分母N,因此整体变化就很小了。我拆过一些计量仪器,这种多个电阻串并联在实际上用的很多。
至于精度,要看以下几方面了:
1、时间老化程度,比如年老化度,这个是最关键的。如果老化严重,即便校准了,过一段时间变了,就需要频繁校准。
2、温度特性
3、校准的不确定度,这个是比较头痛的,打算拿到计量部门校准。不知道是否能有校准不确定度能达到1ppm的服务,好象计量院的电阻校准大多是10ppm级别的。
chamer 发表于 2007-5-22 13:53:26 | 显示全部楼层

回复 #4 lymex 的帖子

看看中国计量科学院的不确定度是多少啊?应该达不到1ppm的。
gaobingic 发表于 2007-5-22 16:29:13 | 显示全部楼层

FLUKE752参考级分压器可是好东西!

FLUKE752参考级分压器可是好东西!用732或734,792A,752,A40可检定3458A级数字多用表!
 楼主| lymex 发表于 2007-5-22 17:37:15 | 显示全部楼层
原帖由 chamer 于 2007-5-22 13:53 发表
看看中国计量科学院的不确定度是多少啊?应该达不到1ppm的。

刚才查了一下,可以检定一等直流标准电阻器,收费630。10kΩ一等是3ppm,这个的确比较差。



原帖由 gaobingic 于 2007-5-22 16:29 发表
FLUKE752参考级分压器可是好东西!用732或734,792A,752,A40可检定3458A级数字多用表!

是啊,752A标价16W,现Fuke在还在卖。我手里的一个开关不太好,外观成色一般,想拆了。
3458A检定只需要10k和10V,现在问题是10k不够准确。
另外,我的3458A主要是直流应用,由于线性度非常好(0.1ppm),是否检定无所谓了,用它做一把带相对刻度的直尺来用,并不用来读绝对量。测量时先测一下标准,就可以得到修正量。
jlsts 发表于 2007-5-22 22:48:39 | 显示全部楼层
剩下的问题就是串联、并联的接点性能了。:D
 楼主| lymex 发表于 2007-5-23 20:18:04 | 显示全部楼层
刚才又把752A拆下来观察,发现一共三层互相绝缘的铝壳:
1、最外层是比较薄的外皮(加上框架),接到GROUND接线柱上
2、中间一层是比较厚的铝板,6面很严密,最后接到GUARD接线柱上,保护用
3、最内是5组分别封装的独立厚铝盒,每个铝盒里面有10来个120k的电阻,而铝盒和铝盒之间也绝缘并加上辅助分压电压以便减少泄露。

看来这个结构非常好,不仅屏蔽彻底,而且有很大的热惰性。因此,我就直接利用这壳体、面板了,只进行重新布线就可以。

另外,所有电阻的接点都是接到聚四氟乙烯接线柱上的,绝缘很好。而且导线的外皮非常光滑而坚硬,绝缘程度应该非常好。国产的线我测量过,两根绞在一起,就有几G最大几十G欧的电阻,对精密计量影响很大,看来材料都是再生的、不纯的、混合的。
lcjlcj 发表于 2007-5-24 08:50:17 | 显示全部楼层
:D :D :D 写得真好,谢谢。
echozhang74 发表于 2007-5-24 09:35:38 | 显示全部楼层
:) 真是不错,学习学习
赛宝 发表于 2007-5-26 13:58:39 | 显示全部楼层
直接找厂家买就行了呀。我们赛宝就有生产,价格也不是很贵
 楼主| lymex 发表于 2007-5-26 15:13:06 | 显示全部楼层

回复 #12 赛宝 的帖子

那可太好了,但我有个疑问,你们的标准电阻对年稳定性测量吗?能达到我所要求的2ppm/年的稳定度吗?
树林 发表于 2007-5-26 16:51:43 | 显示全部楼层

回复 #13 lymex 的帖子

我见过在去年人家买过的SB2015-1 ,SB2015-3的说明书,只是给出去技术指标,没有看到过年稳定性。社会在发展,技术在进步,不知现在有没有?
 楼主| lymex 发表于 2007-5-26 17:32:27 | 显示全部楼层

回复 #14 树林 的帖子

根据我所知,国内没有一家生产电阻的,测过年稳定度。因为做这种测试时,不仅需要很长的时间,更主要需要高分辨的仪器和更稳定的基准,没有哪个厂家想做这个投入。
其实,标准电阻的最重要的技术指标xx级或者xxppm,就是年稳定度指标。比如BZ3C-8,上面标有20ppm,就是年稳定/年变动不大于20ppm的意思。同样,0.01%的标准电阻,也是年变动不大于0.01%的意思。
年稳定度一般与所使用的材料、处理工艺,尤其是与最后的密封有很大的关系。
事实上,国产的密封油电阻,稳定性是很好的,稳定余量很大。

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树林 发表于 2007-5-26 18:02:15 | 显示全部楼层

回复 #15 lymex 的帖子

国内是真的难的找到好的十进制的电阻箱,像上海的都是精度不高,不过BZ3呢是单个的都不说。反正啊我觉的在国内找个精度高的电阻真难,要么定做,我们以前找好久找到后来在台湾找到了一个。你喜欢做电阻可以做些高精度的十进制电阻箱啊。
 楼主| lymex 发表于 2007-5-26 22:17:35 | 显示全部楼层

回复 #16 树林 的帖子

做电阻箱也难啊,关键要有密封的好电阻做基础。
而要想做好电阻,需要好的线材,但现在的线材比以前比差了很多,比如原料不纯、热处理不好、皮漆质量不过关。
这东西要做好,必须每个环节都要测量和把关,比如线材出厂前要进行温度系数和老化的试验,而电阻厂在买进线材的时候也要做类似的检验。但悲哀的是,这样的两个环节都不被执行,因此导致线材的质量越来越差。线材不好,怎么做出好电阻?不可能我们自己去做线材吧?
而做线材的工厂也有自己的难处,因为要买原料,但原料的纯度可能不高,或者故意低价买次品原料,因为反正做好的东西也没人检测。
以前国内好的电阻箱是0.005级即50ppm的,里面都是密封的电阻。如果打开一个电阻箱,看到里面是非密封的,那就不可能是高稳定度的东西。
我现在有个最好的电阻箱的材料,就是Fluke 335D的内部开关部分,规格非常高,整体是10ppm。

[ 本帖最后由 lymex 于 2007-5-26 22:26 编辑 ]
树林 发表于 2007-5-26 22:30:42 | 显示全部楼层

回复 #17 lymex 的帖子

你说的是那样,要不现在国内还那么少,不过要是能做的好还是有利润的呵呵。
 楼主| lymex 发表于 2007-5-26 22:49:07 | 显示全部楼层

回复 #18 树林 的帖子

对呀,国内很多进入恶性循环了。我前一段时间买了一批电阻,温度系数比我要求的超3倍,最后退货。后来才知道,他们出厂前根本不检验/抽查温度系数。再后来,我在哈尔滨看到同一厂家同一型号的电阻,买了几只回来试,结果非常好(平均+2.5ppm/C,而且还很一致),后来就全给包买了。这也说明其产品的不一致性。
在要求高的地方(稳定、可靠、一致),就只能采用国外的了,比如曾买过比黄金还贵的Vishay的。如果国内能下工夫做,应该能达到同样的指标,但成本就没那么高,利润也会很高。
树林 发表于 2007-5-26 23:38:48 | 显示全部楼层

回复 #19 lymex 的帖子

国内啊像电容箱、电感箱、还有电阻箱、都没有什么好的。像计量所的都是订做的或国外的,我上回听一个老的计量专家说他们那时的一套标准好大,拿出去校准一大车呵呵。不过精度嘛还是可以的。国内其实很多人都想要高精度,就是找不到好的,有些厂所以就跑国外订了。国内还是没有重视这方面我觉的。
 楼主| lymex 发表于 2007-5-27 01:51:53 | 显示全部楼层

回复 #20 树林 的帖子

是的,老外名牌产品是下了工夫的,因此指标可信度很高,指标余量也大。
人家做东西的确是在实际测量,比如Fluke的每一只高精度电阻都要测试温度系数并标在外壳上,使用是用两只系数相同但符号相反的两只串/并联,因此成本才高。我国原来有些精密的电容也都是两只并联的。
 楼主| lymex 发表于 2007-5-27 17:20:35 | 显示全部楼层
刚刚升级成计量员,可以发图了。
1、三个Fluke 752A,参考分压器,10:1分压不确定度<0.2ppm,100:1分压不确定度<0.5ppm。
2、内部,第三层是5个屏蔽盒
3、每个屏蔽盒内的电阻,均为120k,个别119.8k,电阻允差0.005%,温度系数大多为+-1ppm/C以下。
01.jpg
02.jpg
04.jpg
gaobingic 发表于 2007-5-30 10:08:10 | 显示全部楼层

改天谁拆792A喊我!

改天谁拆792A喊我!792A的热偶是线形的?热偶不是平方率变换!
 楼主| lymex 发表于 2007-5-30 11:02:55 | 显示全部楼层

回复 #23 gaobingic 的帖子

热偶是线性的还是平方特性的还是什么特性的并不重要,只要单调就可以。
792A的原理是同时输入交流和等有效值直流,只要热平衡,则输入交流的有效值就等于参考直流的有效值。
thy888 发表于 2007-6-8 18:09:52 | 显示全部楼层
原帖由 gaobingic 于 2007-5-30 10:08 发表
改天谁拆792A喊我!792A的热偶是线形的?热偶不是平方率变换!

拍个照片可能还行,东西太金贵了,还捞不到拆的.
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