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DCC電阻橋簡介

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  • 發(fā)布時(shí)間:2017/10/19 17:03:46
  • 作者:ly_yinhe

  DCC(Direct Current Comparator Resistance Bridge)電阻橋就是電流比較儀式電阻橋,這個(gè)“直流”往往被省略,電流比較儀最開始是用于交流的,而后來才發(fā)展成可以對(duì)比直流,而現(xiàn)在對(duì)比精度最好、計(jì)量界用的最廣的比較儀也是直流的。

  DCC自從發(fā)明之日開始,到現(xiàn)在的近半個(gè)世紀(jì)以來、一直是最好的電流對(duì)比方法,而DCC電阻橋也就一直是頂級(jí)電阻測(cè)試、對(duì)比設(shè)備。DCC和DCC電阻橋是兩回事,但有的時(shí)候?yàn)榱撕唵?,稱呼DCC電阻橋?yàn)镈CC。

DCC電阻橋原理

DCC的基本原理

  DCC的基本原理基是變壓器磁芯的安匝平衡,與補(bǔ)償法直流電流鉗表或隔離傳感器的原理有類似之處。

  在一個(gè)超高導(dǎo)磁率、低漏磁的環(huán)形鐵心上以相反的極性繞制主繞組Np和副繞組Ns,主繞組通以直流恒流電Ip,副繞組通以另一個(gè)恒流Is,在安匝相等的情況下,達(dá)到平衡:

  Np*Ip=Ns*Is,即Is/Ip = Np/Ns

  鐵心上同時(shí)繞有一個(gè)檢測(cè)繞組,用方波激勵(lì),通過探測(cè)2次諧波可以得知安匝是否平衡,如果沒有平衡,則自動(dòng)改變副繞組的跟蹤電流源使得安匝達(dá)到平衡。

  對(duì)比電阻Rd(有時(shí)也叫Rs)被串聯(lián)到副繞組的電流途徑,而被對(duì)比電阻Rx被串聯(lián)到主繞組的電流途徑,兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的地端電壓端子接到一起,而高位端的兩個(gè)電壓端子接到靈敏檢零計(jì)上做比較。調(diào)節(jié)主繞組的匝數(shù),讓檢零計(jì)讀數(shù)為零,達(dá)到電壓平衡,這樣就有:

  電阻電壓 = Is*Rs = Ip * Rx

  所以有Rx= Rs * Is/Ip = Rs * Np/Ns

  也就是:

  Rx/Rs = Np/Ns

  這就是說,電阻值比等于匝數(shù)之比。由于匝數(shù)可以精確得到、終生不變,因此Rx和Rs的比例也可以精確測(cè)定。

DCC電阻橋應(yīng)用

  簡單說,DCC電阻橋就是超高精度測(cè)試電阻用的。復(fù)雜一點(diǎn)說,是進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)電阻的對(duì)比、傳遞、檢定、測(cè)量所必備的高精度設(shè)備。DCC電阻橋具有分辨高、線性度好、指標(biāo)永久的特點(diǎn)。

  在DCC橋出現(xiàn)之前,電阻的對(duì)比都采用各種開爾文電橋(雙橋)進(jìn)行的,例如esi 242D,但這種傳統(tǒng)的電橋最適合的測(cè)試電阻范圍是200歐到1M,對(duì)比的不確定度達(dá)到0.2ppm。但是,對(duì)于小阻值的,例如1歐的對(duì)比,就只有2ppm,這就嚴(yán)重限制了從最高級(jí)的各國國家標(biāo)準(zhǔn)(1歐)到其他電阻之間的傳遞。

  對(duì)于DCC電阻橋,最具優(yōu)勢(shì)的范圍是小阻值的測(cè)試對(duì)比,最好的幾個(gè)量程包括Rs為1歐、10歐、100歐和1000歐,而且,Rx值滿度為Rs的11倍,這就允許1:10的直接對(duì)比,實(shí)現(xiàn)不同10進(jìn)之間標(biāo)準(zhǔn)電阻傳遞。

  另外,DCC橋可以測(cè)試任意阻值,而比率真實(shí)可靠不會(huì)改變,同時(shí)可以至少進(jìn)行1:10的直接傳遞對(duì)比(現(xiàn)代DCC橋甚至可以直接進(jìn)行1:100的直接對(duì)比),這就奠定了DCC橋的頂級(jí)地位。由于溫度的計(jì)量和標(biāo)定往往需要精確的測(cè)試任意值小阻值,因此DCC橋自然很快在這個(gè)領(lǐng)域大顯神通。當(dāng)電阻標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入量子霍爾電阻(QHR)時(shí)代后,DCC橋的這種特性很快的被用于從霍爾電阻到常規(guī)電阻的過渡傳遞上。當(dāng)然,后來出現(xiàn)的CCC(低溫超導(dǎo)電流比較儀)以非常優(yōu)異的性能把DCC拋在后面,成為當(dāng)前頂級(jí)的電阻對(duì)比手段。不過,畢竟CCC不是一般單位能用得起的,DCC橋這些年來也一直在發(fā)展,例如自動(dòng)化、量程擴(kuò)展、精度提高、大電流應(yīng)用等,在高端電阻計(jì)量上擁有無可動(dòng)搖的地位。


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