[发明专利]一种电阻负载系数的自校准测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻负载系数的自校准测试方法，具体涉及一种电阻器负载系数的自校准及以自校准过的电阻为参考对其他电阻负载系数进行测试的方法。

背景技术

电阻在负载电流的作用下，会因发热而引起温升，导致电阻阻值发生变化，这种现象称为电阻的负载效应；为了定量描述，一般把电阻功耗为单位功率时的电阻相对变化量称为电阻的负载系数。电阻负载系数的单位为(ΔR/R)/W。通常电阻的负载效应和多种因素有关，如电阻材料所承受的电流密度、电阻的结构尺寸、散热情况和绕制情况、骨架的材料和结构尺寸、周围介质的种类和状态等因素。

传统电阻负载系数的测量方法主要有不等臂电桥法、精密分压器法和直流电位差计法。其中，不等臂电桥法是通过改变电桥输出电压来测定负载系数，但这样只能求出两个电阻负载系数之差，不能求出负载系数的绝对数值；精密分压器法和直流电位差计法虽然消除了其他相关电阻负载系数对测量结果的影响，但电流的测量误差限制了测量准确度的进一步提高。

因此，电阻负载系数的测定是多年来电学计量领域一直未能很好解决的技术问题，如何准确测量电阻的负载系数，以便精确评估负载效应在计量中的影响，是现代电子计量领域急需攻克的技术“瓶颈”。

发明内容

本发明为了解决上述准确测定电阻负载系数的技术问题，提出了一种电阻负载系数的自校准测试方法。

该方法是用同一阻值和型号的多个小型电阻元件串并联而成为整体的四线电阻，构造的要点是使这个整体电阻的电流引线中通电流时其中各个电阻元件的电压降一样，因此每个电阻元件的负载一样。所用的小型电阻元件应事先进行测试，保证其温度特性一致。

用不同的串并联方式按上述方法构造两个结构不同的四线电阻A和B。当这两个标准电阻用直流电流比较仪(DCC)电桥进行比较测量时，电阻A和电阻B电压引线上的电压是相等的，但构造时要使电阻A的电阻元件和电阻B中的电阻元件的负载不同。

对两个四线电阻A和B进行自校准的步骤如下：

首先，将四线电阻A作为被测电阻R_X接入所述DCC电桥的主绕组N_P回路，电阻B作为参考电阻R_S接入所述DCC电桥的副绕组N_S回路，这两个四线电阻的低电位端相连接，高电位端分别接到DCC电桥的高灵敏指零仪输入端，当指零仪读数为零时，两个电阻上的电压为U，两个电阻的电阻值比例为

其中的匝数比值可由电桥读数装置直接读出。

由于电阻通电后的发热效应，此时两个电阻的阻值已经与不发热时的原始阻值R_X0和R_S0有差别。用公式表示时有

R_X＝R_X0(1+α)(2)

R_S＝R_S0(1+β)(3)

式中的因子α和β就表示发热对A和B整体电阻值的影响。由于电阻A中各个元件的负载都一样，温度系数也相同，因此因子α也代表由于发热而引起的电阻A中各个元件电阻值的相对变化。由于相同原因，因子β也代表由于发热而引起的电阻B中各个元件电阻值的相对变化。

由于在构造时已经注意到对A和B要用不同的串并联方式，使得电阻A的电阻元件和电阻B中的电阻元件的电压不同。设电阻A中每个元件上的电压为u₁，电阻B中每个元件上的电压为u₂，两者的比值为

应注意，即使直流电流比较仪(DCC)电桥的输出电压变化，u₁和u₂也是成比例变化的，即其比值ξ并不随DCC电桥的变化而变动。

电阻元件上的发热是与电阻上的电压平方成正比的，因此可得

下一步操作为，保持电桥一直处于开机状态，将电桥的输出电压，也就是两个电阻的负载电压，从U改变为U′，变化比例为

同样，由于电阻的发热是与电阻上的电压平方成正比的，(2)和(3)式应变成

R'_X＝R_X0(1+αη²)(7)

R'_S＝R_S0(1+βη²)(8)

R'_X和R'_S为电桥输出电压从U改变为U′后，由于电阻发热变化而导致的新的电阻值。