关于电阻标准

树林

托马斯1Ω电阻标准
托马斯1Ω电阻标准是为了获的最好的稳定性而开发研制的、其电阻元件放在一个密封的双层金属容器内。这种电阻器具有比较高的电阻温度系娄，必须保存在控温油槽内。
电阻浸入油槽时，油槽中的油和容器壁接触，但不和电阻元件接触。这种构造的热传递效果不如下面介绍的Reichsanstalt型电阻好，但是其长期稳定性要好的多。在传统上，标准实验室便用托马斯1Ω电阻标准
作为其一级（Primary）电阻标准，并便用电桥的方法，对实验室中更高阻值的标准和此1Ω标准电阻进行比较，这样做的原因是托马斯1Ω电阻标准是现有的最稳定的电阻器，例如，FLUKE的托马斯1Ω电阻标准每年的漂移量只有-0.002PPM。
Reichsanstalt实物标准
0.1Ω到0.001Ω的低阻值标准电阻器，在使用时要承受很大的电流。这种电阻器常常采用一种称为Reichsanstalt方法的设计方法来制造。这种设计方法是把电阻丝绕在一个金属管上，把该金属管放在一个多孔的容器中、再把容器浸在恒温油槽内。这样，当电阻在大电流的涎试条件下使用。电阻的自身生热可能引起大的电阻变化时，这种构造有助于电阻器的冷却。油槽也使的温度对标准的影响减到最小。
Rosa实物标准
阻值在10Ω及其以上的标准电阻器、常常采用Rosa建议的设计方法来制造。用Rosa方法设计的电阻器又称为NBS型电阻器。其构造是将电阻元件绕在一个绝缘的金属管上、并把金属管悬挂在填充了油的外筒内，使用一个同轴的内管来支持此绝缘电阻器的结构、并形成温度计插槽以便检查电阻器的环境温度。筒中的油把电阻元件的热量传递到筒的外壁，并增加了电阻器的热容量，使的在承受瞬间大电流时电阻器的阻值不易发生变化。该电阻器在使用时放在一个油槽内，这就过一步稳定了外筒的温度，并有助于热传递　。

ESI SR104电阻
电科学工业公司（Electro Scientific Lndustries）制造的ESI　SR104电阻是广泛使用的10kΩ标准电阻。这种电阻不需要搅拌油槽、并可以在实验室外使用。
ESI　SR104电阻由一组经过特殊老化的、按温度系数选择过的埃诺姆镍铬合金（Evanohm）电阻器组成。这些电阻器安装在一个密封的。充有硅油的容器中。该容器双装在一个具有热惯性的外壳内。这种电阻器的技术指标可以达到每年1ppm的稳定性，±0.2ppm/℃的很低的温度系数。
该电阻器的特点是具有一个内置的铜的温度传感器。可以用来测量电阻器的内部温度。通过一个修正因子便查表，就可以给出电阻器阻值在当时的环境温度下的温度修正值。使用“直流比率”
中介绍的比率技术，就可以把应电阻器的量值扩展到其它电阻器的量值上去。

lymex

喜欢这样的文章。
FLUKE的托马斯1Ω电阻标准每年的漂移量只有-0.002PPM？
如果真是这样可太难得了，因为我国和美国的国家实物1Ω基准，都是成组的，年漂移也都在0.05ppm左右。

Rosa NBS型电阻器？
看来这文章比较老了，NBS是美国国家标准局，是老称呼，现在早就叫NIST了。

ESI SR104是好东西，现价要8000美金左右，我上个月寻了一次价，到国内要9W多，而且需要很长（记得是6个月）定货时间，好象他们是现买线材绕制的（玩笑话，应该是进行burn-in和考核）。ESI现在已经不存在了，被Tegam收购。而今年1月份IET又把Tegam的这部分买了去，因此104这个10k电阻现在属于IET的了。
另外，General Radio也生产过与SR104一样规格的10k电阻，型号是1444-A。
我见过几个SR104的指标，α温度系数都小于0.05ppm/C，β温度系数都小于0.05ppm/C2，δ（初始偏差）都小于1ppm。
另外，这电阻第3年及以后指标漂移小于0.5ppm/年。日本某处有一个，实际测量<0.1ppm/年。

lymex

我能上图了，为了更形象，来几张托马斯1Ω电阻标准的图片。

lymex

SR104的图片。

[ 本帖最后由 lymex 于 2007-6-7 11:51 编辑 ]

树林

看了国内的还是做的粗糙些，肯定是从成本上面考虑吧。觉的那BZ3在使用时不好接线。

lymex

的确如此。国内的这个两对接线柱靠的太近，转动不方便。
另外，在进行双臂电桥比较测量时需要一个短路条，让电阻尽可能的小（<1mΩ），用国外的那种就很方便，而用国内的就需要很长的短路条。

感谢了，我从没看见个标准电阻实物。

普通电阻和贴片电阻那个更好些！

树林

要看你用在什么地方的。

lymex

今天买了几只国产BZ3标准电阻，解剖一只1欧的看看。
我国现行电阻基准，是一组10只，就有4只是这样的BZ3。因此，当你看到这些图片时，就等于看到了国家基准的内部。

lymex

继续上图

lymex

评论：总体感觉很一般，问题点：

1、首先最重要的，电阻丝细了，直径只有大约1mm。
标准电阻线越粗越好、总体积越大越好，这样才能少升温、耐老化、受外界影响小，高可靠。
这个外体积，可以至少应采用直径1.5mm的双线饶10圈。

2、与内皮的绝缘居然用油布，绝缘能力差，耐压低，容易老化。
应该用瓷的、珐琅的。
设想一下，假设这电阻埋到地下过了几千年再挖出来，假设铜壳没坏，里面的油布早就变质了吧？

3、线绕的太紧
应该是松弛的，这样不受外力，才能温度系数小。而外力是变化的情况老化就更大。

4、居然还浸漆处理！而且用线绳扎，还用了漆包线。
凡是有漆的地方，就涉及老化。国外已经公认，国内也有人知道，高稳定的电阻是不能浸漆的。

5、没有进行高温退回，导线绕制后存在应力，会慢慢释放出来。


到底什么样的做法最好呢？
裸导线，粗导线，松弛的饶在瓷骨架上，高温退火（大约500度），然后真空密封。

分析有道理，我手中有个0.01级的电阻箱，其电阻丝均绕在瓷管上，大值的电阻也是绕在一个块状的瓷架上的，不过电阻丝表面应该有绝缘层，可、能0.01级漆层的影响以经不是那么重要了。

lymex

好的线绕电阻好象都是瓷骨架，只不过标准电阻为了散热除外。
其实主要还是锰铜的电阻温度系数的标称值比较大（10ppm/C），因此对温升要求特别高。

Rosa设计的Rosa类型标准电阻，也被称为NBS类型电阻，估计是早期被NBS采用的原因。
R就是丝包锰铜丝绕在黄铜内壁上，铜导线一端银焊在电阻丝上另一端软焊在接线柱上。T是硬橡胶盖子，W是温度计井，外金属罐C内部灌上矿物油。油的目的是导热好，但问题是容易变酸性因此腐蚀电阻丝。更主要是不是全密封的，因此稳定性不太好，在1932年到1939之间逐步被Thomas电阻取代。


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

lymex

如前所述，拆了下来满足了好奇心，也发现了一些弱点，无论如何要复原的。
1、把电阻丝从绝缘物和浸漆中弄下来，放在煤气灶上烧掉一切绝缘有机物质，顺便也退火。这东西很顽固，一共烧了大约15分钟才全部烧掉。烧的时候是晚间，烧到发暗红。
2、除掉原来的绝缘层后还是要有绝缘物质，但无机绝缘很难找，玻璃丝布（石棉）有危险，瓷的难弄，现有条件下只能代之以1mm厚的聚四氟乙烯。用四氟也不错，自己多少年也不会变化，绝缘程度非常好，还耐高温。用锯条划上0.5mm深的沟，把电阻丝嵌进去，端部挂在一个焊上去并用四氟绝缘的铜丝上。这样做了以后，电阻丝实际上自由度比较大、受力很小。

lymex

3、整体在炉灶上烘烤到150度到200度，目的是除掉气体，除掉其余的有机物质。第一次烘烤时温度太高，引线瓷接头的焊锡融化掉。
4、焊接。先在上面焊接两点固定，然后焊接底下，最后焊接上面。由于焊接时整体温度接近200度，密封前里面的温度也达到这个数值，因此里面的空气不仅是干燥的，而且是膨胀的。密封后冷却，则里面的大气压大约是295/（295+200）= 0.6个大气压，属于半真空，这样很好。

通过拆装，了解了BZ3型标准电阻的结构，并对可能的弱点进行了改进。

上帝

有前后对比数据就好了:o

lymex

是啊，可惜这个电阻买来就是“裸”的，没有任何说明和检定数据。
另外我现在还不具备高准确性测量1欧电阻的条件（计量电桥和另外的1欧基准）。
我大约等到秋天才具备这样的条件，届时将标定，并至少再要1年以后才能得到老化测试结果。

请问一下lymex，上述的BZ3标准电阻大概要多少钱一只。

lymex

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 14:22 发表
请问一下lymex，上述的BZ3标准电阻大概要多少钱一只。

这个要是正常渠道需要500多，我买的是二手，可以说是积压没用过的，100元/只：
http://auction1.taobao.com/aucti ... 1228105f2f88d.jhtml

这两天又买了个L&N的。

lymex

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 14:22 发表
请问一下lymex，上述的BZ3标准电阻大概要多少钱一只。

这个要是正常渠道需要500多，我买的是二手，积压没用过的，100元/只：
http://auction1.taobao.com/aucti ... 1228105f2f88d.jhtml

前两天又买了个L&N的。

lymex

扣主题，我上个月也进了一只SR104，这是目前能找到的最好的10k电阻了，指标为：
年稳定度，不大于0.5ppm（指一年以后，这个早满足了）
实测年稳定度，不大于0.3ppm
Alpha温度系数：-0.1ppm/C
Beta温度系数：-0.028ppm/C2
初始23C偏离：0.2ppm
NBS检验日期：1982-3-12（越老越好啊，当时还是老的美国国家标准局NBS直接检验的）

做为个人爱好，入1W多的电阻，你是高人，高烧！

lymex

原帖由 Tutti 于 2007-7-25 21:30 发表
做为个人爱好，入1W多的电阻，你是高人，高烧！

高人谈不上，但高烧到是真的。有了这个东西做基准，就可以测量别的电阻的温度系数和老化等特性了，因为高等级的测量都是要对比进行，3458A测量电阻的10ppm年老化率根本不够用啊。

lianzi84

谢谢各位前辈的提供,我仔细认真的看了一下,以前我可没看到过这样的电阻标准呢,这下长见识了哦,至少我了解了一下哦:P


那个BZ3的看起就没那个SR104的好,SR104看起就漂亮多了,不是我说