一种宽电容量标准损耗箱的制作方法

1.本发明涉及计量或校准领域，特别涉及一种传递介质损耗参数(电容的副参数)的标准量具。


背景技术：

2.在计量或校准领域，标准损耗箱(标准损耗器)是为了保证介质损耗参数(电容的副参数)单位量值传递的一致而特制的计量器具，它是在交流参数测量中，作为介质损耗参数传递的标准量具。
3.同时在电子元器件领域，电容器是主要的基本电子元件之一，电容器的介质损耗参数，是衡量电容器品质优劣的一个重要指标。电容器的介质损耗参数可以通过仪器仪表如：电容电桥、lcr数字电桥、介质损耗测量仪等测得，这些仪表对介质损耗测试测试是否准确，需要通过标准损耗箱(标准损耗器)进行判定。
4.目前在介质损耗参数计量行业中，国内生产的介质损耗箱名称一般为十进标准电容损耗箱或电容损耗因数箱，其特点是在同一台损耗箱中，1个频率点只能对应一个固定的电容值，如：100hz(1μf)、1khz(0.1μf)、10khz(0.01μf)，输出的损耗值为：(1～10)
×
(10-1
档、10-2
档、10-3
档、10-4
档)。
5.由于1个频率点时只能输出一个特定电容值所对应的损耗值，有一定的局限性，随着科学技术的进步和发展，100hz的频率点只能检测1μf电容值所对应的介质损耗，已经不能满足要求，同时还需要检测其他电容值，如：“10nf、100nf所对应的介质损耗。同样，1khz的频率点，除了检测100nf电容值所对应的介质损耗，同时需要检测，如：1nf、10nf电容值所对应的介质损耗，10khz的频率，除了检测10nf电容值对应的介质损耗，同时需要检测100pf、1nf电容值对应的介质损耗。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种宽电容量标准损耗箱。
7.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
8.一种宽电容量标准损耗箱，包括箱体、转换开关、损耗值选择开关、标准损耗箱输出接口以及实物电容器，所述标准损耗箱输出接口设置在所述箱体外侧，所述转换开关与标准损耗箱输出接口电连接；
9.所述转换开关用于切换标准损耗箱输出接口与测量电路的连接，所述测量电路数量为n个，所述n≥2，且为整数；各所述测量电路包括串联连接的实物电容器和若干个可变电阻；
10.所述损耗值选择开关能够切换各所述测量电路中的所述可变电阻切换阻值；根据所述损耗值选择开关切换不同的阻值，使宽电容量标准损耗箱输出不同的损耗值；
11.其中，各所述测量电路内的所述实物电容器和所述若干个可变电阻配合输出同一
频率下的不同量级的损耗值。
12.进一步地，所述损耗值选择开关数量与一条所述测量电路中的所述可变电阻数量相同，所述损耗值选择开关为旋转开关，其旋转能够同时切换各所述测量电路中对应位置的所述可变电阻切换阻值。
13.进一步地，所述宽电容量标准损耗箱对应的各所述实物电容器具有不同的电容量值。
14.进一步地，各所述实物电容器对应m组标准损耗值，所述m等于一条所述测量电路中的可变电阻数量，各组对应10个标准损耗值；所述实物电容器优选为低介质损耗的电容器，并被装入具有屏蔽功能的金属盒中。
15.进一步地，各所述损耗值选择开关能够选择输出10个所述标准损耗值，选择的标准损耗值通过所述标准损耗箱输出接口输出。
16.进一步地，所述宽电容量标准损耗箱在100hz频率点时：所述实物电容器数量为3个分别对应电容量10nf、100nf、1μf，每个电容量对应4组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档、(1～10)
×
10-4
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，四组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值；
17.所述宽电容量标准损耗箱在1000hz频率点时：所述实物电容器数量为3个分别对应电容量1nf、10nf、100nf，每个电容量对应输出4组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档、(1～10)
×
10-4
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，四组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值；
18.所述宽电容量标准损耗箱在10khz频率点时：所述实物电容器数量为3个分别对应电容量100pf、1nf、10nf，每个电容量对应输出4组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档、(1～10)
×
10-4
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，四组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值。
19.进一步地，所述宽电容量标准损耗箱还能在50hz、100khz、1mhz其中的一个频率下工作。
20.进一步地，所述转换开关还设有开路补偿功能、短路补偿功能以及复位功能；所述开路补偿功能可降低或消除杂散电容，所述短路补偿功能可降低或消除残留电阻和电感；所述转换开关设有开路键、短路键以及复位键，所述开路键、短路键、复位键依次对应选择开路补偿功能、短路补偿功能、复位功能。
21.进一步地，所述转换开关为旋转开关。
22.进一步地，还包括中央处理器以及输入装置，所述输入装置与中央处理器通信连接，用于输入所需输出的标准损耗值并传输至中央处理器；
23.所述中央处理器与转换开关、损耗值选择开关电连接，所述中央处理器用于控制所述转换开关、损耗值选择开关的切换，并用于控制开路补偿功能(ko)、短路补偿功能(ks)、复位功能(kf)的开闭。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果：
25.1、本发明通过设置多组的测量电路，在同一频率点下，对应多个电容量的标准损耗值输出，使标准损耗箱输出的范围更宽，扩展了介质损耗参数的传递量值范围；
26.2、本发明通过在转换开关设置开路补偿功能、短路补偿功能和复位功能，更加便于使用，也能实现更加准确的测试。
附图说明
27.图1为本发明无源宽电容量标准损耗箱的结构示意图；
28.图2为本发明有源宽电容量标准损耗箱的结构示意图；
29.图3为本发明的无源电路示意图；
30.图4为本发明的有源电路示意图；
31.图5为本发明的损耗值选择开关的工作原理图。
32.图中标记：1-箱体；2-转换开关；3-损耗值选择开关；4-标准损耗箱输出接口。
具体实施方式
33.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
34.实施例1
35.请一并参考附图1至附图3，如图所示，本实施例中，包括箱体1、转换开关2、损耗值选择开关3、标准损耗箱输出接口4以及实物电容器，所述标准损耗箱输出接口4设置在所述箱体1外侧，所述转换开关2与标准损耗箱输出接口4电连接；
36.所述转换开关2用于切换标准损耗箱输出接口4与测量电路的连接，所述测量电路数量为2个；各所述测量电路包括串联连接的实物电容器和3个可变电阻；
37.所述损耗值选择开关3能够切换各所述测量电路中的所述可变电阻切换阻值；根据所述损耗值选择开关3切换不同的阻值，使宽电容量标准损耗箱输出不同的损耗值；
38.其中，各所述测量电路内的所述实物电容器和所述3个所述可变电阻配合输出同一频率下的不同量级的损耗值。
39.实施例2
40.请一并参考附图1和附图3，如图所示，本实施例为无源的宽电容量标准损耗箱；本实施例中，包括箱体1、转换开关2、损耗值选择开关3、标准损耗箱输出接口4以及实物电容器，所述标准损耗箱输出接口4设置在所述箱体1外侧，所述转换开关2与标准损耗箱输出接口4电连接；
41.所述转换开关2用于切换标准损耗箱输出接口4与测量电路的连接，所述测量电路数量为2个；各所述测量电路包括串联连接的实物电容器和3个可变电阻；
42.所述损耗值选择开关3能够切换各所述测量电路中的所述可变电阻切换阻值；根据所述损耗值选择开关3切换不同的阻值，使宽电容量标准损耗箱输出不同的损耗值；
43.其中，各所述测量电路内的所述实物电容器和所述若干个可变电阻配合输出同一频率下的不同量级的损耗值。
44.所述损耗值选择开关3数量为3个，所述损耗值选择开关3为旋转开关，其旋转能够
同时切换各所述测量电路中对应位置的可变电阻切换阻值。
45.所述宽电容量标准损耗箱对应的各所述实物电容器具有不同的电容量值。
46.各所述实物电容器对应3组标准损耗值，各组对应10个标准损耗值；所述实物电容器优选为低介质损耗的电容器，并被装入具有屏蔽功能的金属盒中。
47.各所述损耗值选择开关3能够选择输出10个所述标准损耗值，选择的标准损耗值通过所述标准损耗箱输出接口4输出。
48.所述宽电容量标准损耗箱在100hz频率点时：所述实物电容器数量为2个分别对应电容量10nf、100nf，每个电容量对应3组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，3组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值；
49.所述宽电容量标准损耗箱在1000hz频率点时：所述实物电容器数量为2个分别对应电容量1nf、10nf，每个电容量对应输出3组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，3组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值；
50.所述宽电容量标准损耗箱在10khz频率点时：所述实物电容器数量为2个分别对应电容量100pf、1nf，每个电容量对应输出3组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，3组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值。
51.所述宽电容量标准损耗箱还能在50hz、100khz、1mhz其中的一个频率下工作。
52.所述转换开关2还设有开路补偿功能、短路补偿功能以及复位功能；所述开路补偿功能可降低或消除杂散电容，所述短路补偿功能可降低或消除残留电阻和电感；优选的，所述复位功能是让仪器完成工作后恢复到初始设置状态，设置复位功能使得测量操作更加方便；所述转换开关2设有开路键、短路键以及复位键，所述开路键、短路键、复位键依次对应选择开路补偿功能、短路补偿功能、复位功能。
53.所述转换开关2为旋转开关。
54.实施例3
55.请一并参考附图1、附图3以及附图5，如图所示，本实施例为无源的宽电容量标准损耗箱；本实施例中，包括箱体1、转换开关2、损耗值选择开关3、标准损耗箱输出接口4以及实物电容器，所述标准损耗箱输出接口4设置在所述箱体1外侧，所述转换开关2与标准损耗箱输出接口4连接；
56.所述转换开关2用于切换标准损耗箱输出接口4与测量电路的连接，所述测量电路数量为3个；3个所述测量电路包括串联连接的实物电容器和4个可变电阻；
57.所述损耗值选择开关3能够切换各所述测量电路中的所述可变电阻切换阻值；根据所述损耗值选择开关3切换不同的阻值，使宽电容量标准损耗箱输出不同的损耗值；
58.其中，各所述测量电路内的所述实物电容器和所述若干个可变电阻配合输出同一频率下的不同量级的损耗值。
59.所述损耗值选择开关3数量为4个，所述损耗值选择开关3为旋转开关，其旋转能够同时切换各所述测量电路中对应位置的可变电阻切换阻值。
60.所述宽电容量标准损耗箱对应的各所述实物电容器具有不同的电容量值。
61.各所述实物电容器对应4组标准损耗值，各组对应10个标准损耗值；所述实物电容器优选为低介质损耗的电容器，并被装入具有屏蔽功能的金属盒中。
62.各所述损耗值选择开关3能够选择输出10个所述标准损耗值，选择的标准损耗值通过所述标准损耗箱输出接口4输出。
63.所述宽电容量标准损耗箱在100hz频率点时：所述实物电容器数量为3个分别对应电容量10nf、100nf、1μf，每个电容量对应4组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档、(1～10)
×
10-4
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，四组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值；
64.所述宽电容量标准损耗箱在1000hz频率点时：所述实物电容器数量为3个分别对应电容量1nf、10nf、100nf，每个电容量对应输出4组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档、(1～10)
×
10-4
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，四组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值；
65.所述宽电容量标准损耗箱在10khz频率点时：所述实物电容器数量为3个分别对应电容量100pf、1nf、10nf，每个电容量对应输出4组标准损耗值，每组可输出10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档、(1～10)
×
10-4
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，四组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值。
66.所述宽电容量标准损耗箱还能在50hz、100khz、1mhz其中的一个频率下工作。
67.所述转换开关2还设有开路补偿功能、短路补偿功能以及复位功能；所述开路补偿功能可降低或消除杂散电容，所述短路补偿功能可降低或消除残留电阻和电感；优选的，所述复位功能是让仪器完成工作后恢复到初始设置状态，设置复位功能使得测量操作更加方便；所述转换开关2设有开路键、短路键以及复位键，所述开路键、短路键、复位键依次对应选择开路补偿功能、短路补偿功能、复位功能。
68.所述转换开关2为旋转开关。
69.其中图3中转换开关2的k1开关、k2开关、k3开关虽然对应的实物电容器、可变电阻是不同的，但其工作的原理是相同的。现以k1开关为例，以图5的形式列出k1开关与对应的实物电容器、可变电阻以及损耗值选择开关3对应的损耗值输出工作原理，图5中的r
11
～r
110
、r
21
～r
210
、r
31
～r
310
、r
41
～r
410
分别对应图3的r1、r2、r3、r4，当需要输出的损耗值为0.026时，通过转换开关2，将k1开关闭合，所述转换开关2中的其余开关断开，并通过所述损耗值选择开关3使k
1-1
(10-1
档)、k
12
(10-2
档)、k
26
(10-3
档)、k
1-4
(10-4
档)闭合，其余开关断开，实现所需损耗值的输出。
70.实施例4
71.请一并参考附图2、附图4以及附图5，如图所示，本实施例为有源的宽电容量标准损耗箱；本实施例中，包括箱体1、转换开关2、损耗值选择开关3、标准损耗箱输出接口4以及实物电容器，所述标准损耗箱输出接口4设置在所述箱体1外侧，所述转换开关2与标准损耗箱输出接口4电连接；
72.所述转换开关2用于切换标准损耗箱输出接口4与测量电路的连接，所述测量电路
数量为3个；各所述测量电路包括串联连接的实物电容器和4个可变电阻；
73.所述转换开关2还设有开路补偿功能、短路补偿功能以及复位功能；所述开路补偿功能可降低或消除杂散电容，所述短路补偿功能可降低或消除残留电阻和电感；优选的，所述复位功能是让仪器完成工作后恢复到初始设置状态，设置复位功能使得测量操作更加方便；所述转换开关2设有开路键、短路键以及复位键，所述开路键、短路键、复位键依次对应选择开路补偿功能、短路补偿功能、复位功能。
74.所述损耗值选择开关3能够切换各所述测量电路中的所述可变电阻切换阻值；根据所述损耗值选择开关3切换不同的阻值，使宽电容量标准损耗箱输出不同的损耗值；
75.其中，各所述测量电路内的所述实物电容器和所述4个所述可变电阻配合输出同一频率下的不同量级的损耗值。
76.所述宽电容量标准损耗箱为100hz频率，所述实物电容器数量为3个分别对应电容量10nf、100nf、1μf，每个电容量对应4组标准损耗值，每组可输出个10个损耗值，分别为：(1～10)
×
10-1
档、(1～10)
×
10-2
档、(1～10)
×
10-3
档、(1～10)
×
10-4
档，其中1～10均为整数；所述宽电容量标准损耗箱工作时，四组损耗值中，每组均可选择一个值，从而组合输出不同的损耗值。
77.还包括中央处理器以及输入装置，
78.所述输入装置与中央处理器通信连接，用于输入所需输出的标准损耗值并传输至中央处理器；
79.所述中央处理器与转换开关2、损耗值选择开关3电连接，所述中央处理器用于控制所述转换开关2、损耗值选择开关3的切换，并用于控制开路补偿功能(ko)、短路补偿功能(ks)、复位功能(kf)的开闭。
80.其中图4转换开关2中的k1开关、k2开关、k3开关虽然对应的实物电容器、可变电阻是不同的，但其工作的原理是相同的，现以k1开关为例，以图5的形式列出k1开关与对应的实物电容器、可变电阻以及损耗值选择开关3对应的损耗值输出工作原理，图5中的r
11
～r
110
、r
21
～r
210
、r
31
～r
310
、r
41
～r
410
分别对应图4的r1、r2、r3、r4；
81.选择单片机或编程控制器作为中央处理器，选择触摸显示屏或按键轻触开关作为输入装置；所述中央处理器输出指令，以控制转换开关2部分的继电器或干簧管(ko、ks、kf、k1、k2、k3)的断开和闭合，以及控制损耗值选择开关3部分的继电器或干簧管(r1～r4、r
1/
～r
4/
、r
1//
～r
4//
)的断开和闭合；在进行测试前，通过操作所述输入装置分别选择开路补偿功能(ko)、短路补偿功能(ks)，对需要检测的仪器进行开路补偿和短路补偿，当需要输出的损耗值为0.2时，通过对所述输入装置的操作使中央处理器将k1开关闭合，其余与所述转换开关2连接的开关断开，并将k
02
(10-1
档)、k
1-2
(10-2
档)、k
1-3
(10-3
档)、k
1-4
(10-4
档)闭合，k1开关中的其余开关断开；实现所需损耗值的输出，当测试完成后，操作输入装置选择复位功能(kf)进行复位，即方便使用又能提高测试的准确性。
82.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。