一种改进的直流电阻箱电压比较测量方法及系统与流程

1.本发明属于实验室检测技术领域，具体涉及一种改进的直流电阻箱电压比 较测量方法及系统。


背景技术：

2.直流电阻箱主要作为一种工作计量器具广泛应用于工业生产及实验室检 测，直流电阻箱通常由多个不同阻值、不同准确度等级的十进制电阻器组成， 其电阻值范围一般介于0.001ω～10mω，作为工作计量器具其准确度等级通常低 于0.01级。根据国家检定规程的要求，直流电阻箱的检定周期一般不超过1年。 目前，直流电阻箱的检定方法主要有两种：直接测量法、电压比较测量法。
3.直接测量法一般直接将被检电阻箱和数字多用表相连接，直接读取数字多 用表的示值作为测量结果，其接线简单，测量速度较快，但是当被检电阻值为 毫欧或兆欧级别时，受数字多用表自身工作原理及测量精度的影响，其测量结 果的准确度较低，甚至无法测量要求。
4.电压比较测量法测量过程相对繁琐一些，其接线图如图1所示。通常使用一 等或二等标准电阻、数字电压表、可调式稳流源作为标准器，将电流源、标准 电阻、被检电阻串联在一起，通过测量标准电阻和被检电阻两端的电压值，由 公式r
x
＝rn*u
x
/un计算出被检电阻值。常规实验室使用的一等、二等标准电阻 器由9个单值电阻组成，最大电阻值为100kω，采用常规电压比较法测量兆欧 级别被检电阻时，因标准电阻值和被检电阻至相差太大，导致标准电阻和被检 电阻两端的电压处于数字电压表的不同量程，而数字电压表不同量程的测量精 度不同，从而降低了测量结果的准确度。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种改进的直流电阻箱电压比较测量方 法及系统，主要解决传统电压比较法在测量高值电阻时测量准确度低的问题， 提升直流电阻箱检定工作的准确度，具体技术方案如下：
6.一种改进的直流电阻箱电压比较测量方法，包括以下步骤：
7.s1：将电流源与标准电阻rn串联；电流源输出电流i；
8.s2：采用电压表读取标准电阻rn两端的电压u1；
9.s3：保持电流源的输出电流i不变，将被检电阻箱调节至需要检定的档位，并将 被检电阻箱的该检定档位下的被测电阻r
x
与标准电阻串联rn并联，待电压表 稳定后读取标准电阻rn两端的电压u2；
10.s4：根据下式计算被测电阻r
x
的阻值：
[0011][0012]
优选地，所述步骤s2中还包括：将电压表切换至精度最高的量程，调节电 流源输
出电流i，使标准电阻rn两端的电压处于电压表精度最高的量程范围内， 待电压表稳定后读取电压值u1。
[0013]
优选地，所述步骤s2中还包括对读取的电压值u1取多次平均值，以最终 的平均值作为读取结果。
[0014]
优选地，所述步骤s3中还包括对读取的电压值u2取多次平均值，以最终 的平均值作为读取结果。
[0015]
优选地，采用分合开关对被测电阻r
x
进行投入或切除。
[0016]
优选地，所述分合开关包括四个接线柱，分别为接线柱1、接线柱2、接线 柱3、接线柱4；所述电流源的正输出端、负输出端分别与标准电阻rn的两端 连接；
[0017]
采用导线分别将分合开关的接线柱1、接线柱2连接至标准电阻rn的两端，将 被测电阻r
x
的两端分别连接至接线柱3、接线柱4；
[0018]
分合开关闭合时，接线柱1和接线柱3连接，接线柱2和接线柱4连接，被测 电阻r
x
与标准电阻rn并联；
[0019]
分合开关断开时，接线柱1和接线柱3断开连接，接线柱2和接线柱4断开连 接。
[0020]
优选地，所述电流源为可调电流源。
[0021]
优选地，所述电压表为数字电压表。
[0022]
一种改进的直流电阻箱电压比较测量系统，包括测量设备、被检设备，所 述测量设备包括：
[0023]
可调电流源，用于提供稳定可调节大小的直流测试电流；
[0024]
标准电阻，用于与可调电流源配合提供参考电压；
[0025]
电压测量模块，用于测量标准电阻两端电压；
[0026]
所述被检设备为被检电阻箱或单值电阻；
[0027]
还包括控制器、分合开关、存储模块、设置模块，所述分合开关包括包括四个 接线柱，分别为接线柱1、接线柱2、接线柱3、接线柱4；
[0028]
所述可调电流源的正输出端、负输出端分别与标准电阻的两端连接；
[0029]
所述分合开关的接线柱1、接线柱2分别通过导线与标准电阻rn的两端连接， 所述被检设备的两端分别与分合开关的接线柱3、接线柱4连接；
[0030]
分合开关闭合时，接线柱1和接线柱3连接，接线柱2和接线柱4连接，被检 设备与标准电阻并联，再与可调电流源串联；
[0031]
分合开关断开时，接线柱1和接线柱3断开连接，接线柱2和接线柱4断开连 接，标准电阻与可调电流源串联，被检设备从测试系统中切除；
[0032]
所述控制器分别与分合开关、电压测量模块、存储模块、设置模块连接；所述 设置模块用于设置可调电流源输出的直流测试电流的大小，并将设置值输入至 控制器；所述存储模块用于存储标准电阻的大小以及测量结果；
[0033]
所述控制器用于控制分合开关的断开或闭合，以及根据电压测量模块、存储模 块、设置模块的数据计算被检设备的电阻值，并将得到的电阻值存储至存储模 块。
[0034]
本发明的有益效果为：本发明提供了一种改进的直流电阻箱电压比较测量 方法，包括步骤：将电流源与标准电阻rn串联；电流源输出电流i；采用电压 表读取标准电阻rn两端的电压u1；保持电流源的输出电流i不变，将被检电阻 箱调节至需要检定的档位，并将被
检电阻箱的该检定档位下的被测电阻r
x
与标 准电阻串联rn并联，待电压表稳定后读取标准电阻rn两端的电压u2；计算被 测电阻r
x
的阻值。受标准电阻的限制，当被检电阻值大于标准电阻值时，通过 将被检电阻与标准电阻并联，可以保证第一步、第二步测量过程中电压读数u1、 u2处于数字电压表的同一量程，减少由数字电压表切换量程导致的系统测量误 差，提高测量结果的准确度。
[0035]
本发明在两次读书中分别对电压读数u1、u2取平均值，降低了系统测量误 差。
[0036]
本发明采用分合开关，方便连续多次测量，避免需要多次测量时拆装线的 麻烦，提高了测试效率和测试精度。
[0037]
本发明采用可调的电流源，可以多次调整电流源的输出，使得标准电阻两 端的电压落在电压表的最高精度量程范围内，实现电流源的输出与电压表的量 程适配，降低了系统测量误差，提高了测试精度。
[0038]
本发明采用数字电压表，读书直观、准确、快捷，提高了测试精度和测试 效率。
[0039]
本发明提供了一种改进的直流电阻箱电压比较测量系统，可以自动采用本 发明的方法测量被检设备的阻值，测量结果精度高、速度快。
附图说明
[0040]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将 对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附 图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分 并不一定按照实际的比例绘制。
[0041]
图1为现有技术中电阻箱的测量原理接线图；
[0042]
图2为本发明的测量原理接线图；图3为本发明的一种改进的直流电阻箱电压比较测量系统的原理图。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包 含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除 一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添 加。
[0045]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例 的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用 的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及
ꢀ“
该”意在包括复数形式。
[0046]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且 包括这些组合。
[0047]
如图2所示，
[0048]
一种改进的直流电阻箱电压比较测量方法，包括以下步骤：
[0049]
s1：确保实验室环境条件满足规程要求，将电流源与标准电阻rn串联；电 流源输出电流i。
[0050]
s2：采用电压表读取标准电阻rn两端的电压u1；具体为：将电压表切换至 精度最高的量程，调节电流源输出电流i，使标准电阻rn两端的电压处于电压 表精度最高的量程范围内，待电压表稳定后读取电压值u1。对读取的电压值u1取多次平均值，以最终的平均值作为读取结果。
[0051]
s3：保持电流源的输出电流i不变，将被检电阻箱调节至需要检定的档位， 并将被检电阻箱的该检定档位下的被测电阻r
x
与标准电阻串联rn并联，待电 压表稳定后读取标准电阻rn两端的电压u2；对读取的电压值u2取多次平均值， 以最终的平均值作为读取结果。
[0052]
s4：测量过程完毕，将电流源调零，断开电源。由上述测量结果可得：
[0053][0054]
由于标准电阻rn为已知量，有上式可得被检电阻测量值r
x
：
[0055][0056]
其中，电流源为可调电流源，电压表为数字电压表。本发明采用可调的电 流源，可以多次调整电流源的输出，使得标准电阻两端的电压落在电压表的最 高精度量程范围内，实现电流源的输出与电压表的量程适配，降低了系统测量 误差，提高了测试精度。本发明采用数字电压表，读书直观、准确、快捷，提 高了测试精度和测试效率。
[0057]
受标准电阻的限制，当被检电阻值大于标准电阻值时，本发明通过将被检 电阻与标准电阻并联，可以保证第一步、第二步测量过程中电压读数u1、u2处 于数字电压表的同一量程，减少由数字电压表切换量程导致的系统测量误差， 提高测量结果的准确度。
[0058]
本发明在两次读书中分别对电压读数u1、u2取平均值，降低了系统测量误 差。
[0059]
本发明采用分合开关对被测电阻r
x
进行投入或切除，可以对被测电阻r
x
进行多次测量计算，并取多次测量计算的平均值作为最终的测量计算结果。
[0060]
其中，分合开关包括四个接线柱，分别为接线柱1、接线柱2、接线柱3、 接线柱4；所述电流源的正输出端、负输出端分别与标准电阻rn的两端连接； 采用导线分别将分合开关的接线柱1、接线柱2连接至标准电阻rn的两端，将 被测电阻r
x
的两端分别连接至接线柱3、接线柱4；
[0061]
分合开关闭合时，接线柱1和接线柱3连接，接线柱2和接线柱4连接，被测 电阻r
x
与标准电阻rn并联；
[0062]
分合开关断开时，接线柱1和接线柱3断开连接，接线柱2和接线柱4断 开连接。本发明采用分合开关，方便连续多次测量，避免需要多次测量时拆装 线的麻烦，提高了测试效率和测试精度。
[0063]
如图3所示，本发明实施例还提供了一种改进的直流电阻箱电压比较测量 系统，其特征在于：包括测量设备、被检设备，所述测量设备包括：
[0064]
可调电流源，用于提供稳定可调节大小的直流测试电流；
[0065]
标准电阻，用于与可调电流源配合提供参考电压；
[0066]
电压测量模块，用于测量标准电阻两端电压；
[0067]
所述被检设备为被检电阻箱或单值电阻；
[0068]
还包括控制器、分合开关、存储模块、设置模块，所述分合开关包括包括四个 接线柱，分别为接线柱1、接线柱2、接线柱3、接线柱4；
[0069]
所述可调电流源的正输出端、负输出端分别与标准电阻的两端连接；
[0070]
所述分合开关的接线柱1、接线柱2分别通过导线与标准电阻rn的两端连接， 所述被检设备的两端分别与分合开关的接线柱3、接线柱4连接；
[0071]
分合开关闭合时，接线柱1和接线柱3连接，接线柱2和接线柱4连接，被检 设备与标准电阻并联，再与可调电流源串联；
[0072]
分合开关断开时，接线柱1和接线柱3断开连接，接线柱2和接线柱4断开连 接，标准电阻与可调电流源串联，被检设备从测试系统中切除；
[0073]
所述控制器分别与分合开关、电压测量模块、存储模块、设置模块连接；所述 设置模块用于设置可调电流源输出的直流测试电流的大小，并将设置值输入至 控制器；所述存储模块用于存储标准电阻的大小以及测量结果；
[0074]
所述控制器用于控制可调电流源输出电流的大小、控制分合开关的断开或闭合， 以及根据电压测量模块、存储模块、设置模块的数据计算被检设备的电阻值， 并将得到的电阻值存储至存储模块。
[0075]
本发明提供了一种改进的直流电阻箱电压比较测量系统，可以自动采用本 发明的方法测量被检设备的阻值，测量结果精度高、速度快。
[0076]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示 例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地 说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示 例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定 应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来 实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0077]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑 功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单 元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
[0078]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应 当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中 部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术 方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利 要求和说明书的范围当中。