《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》是北京東方計量測試研究所於2011年12月19日申請的專利，該專利的申請號為2011104266072，公布號為CN102522176A，授權公布日為2012年6月27日，發明人是黃曉釘、趙治、王弋弋、羅宇軒。
《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》提供一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，有效改善了可計算交直流差電阻在通電時電阻絲由於溫度變化產生的負載效應，提高了可計算交直流差電阻的穩定性；包括同軸的內金屬套筒和外金屬套筒，電阻絲位於內金屬套筒的中心軸線上，電阻絲為單根直線形組合絲，組合絲包括相互對接而成的前段部分和後段部分，前段部分與後段部分具有相反的電阻溫度係數，即其中一段為正溫度係數而另一段為負溫度係數；組合絲的電阻溫度曲線的頂點區呈平台狀；沿所述外金屬套筒的外表面設定有溫度控制裝置，所述溫度控制裝置用於根據組合絲的電阻溫度係數曲線的平台區控制所述組合絲的工作溫度範圍。
2018年12月20日，《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種改善負載效應的可計算交直流差電阻
- 公告號：CN102522176A
- 授權日：2012年6月27日
- 申請號：2011104266072
- 申請日：2011年12月19日
- 申請人：北京東方計量測試研究所
- 地址：北京市海淀區知春路82號院
- 發明人：黃曉釘、趙治、王弋弋、羅宇軒
- Int.Cl.：H01C13/00(2006.01)I
- 代理機構：北京海虹嘉誠智慧財產權代理有限公司
- 代理人：吳小燦
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,技術效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電阻是最常見的電學元器件之一，高準確度的電阻不僅是高精度儀器儀表的核心部件，也被廣泛運用於許多科研場合。為了提高電阻量值的準確度，國際計量界從1990年開始就陸續啟動了以量子化霍爾電阻標準代替傳統的實物電阻標準的研究。實驗證明，採用直流量子化霍爾電阻標準後，直流電阻單位量值的復現準確度及國際一致性比用實物計量基準提高了2個數量級以上，並且從根本上消除了電阻單位的量值隨時間變化的現象，使直流電阻量值有了可靠的溯源依據。
但是，大部分實際場合中，電阻器件多用於交流和高頻電路。在交流狀態下，電阻器件中會存在寄生電感、寄生電容，此外還存在交流電磁場中的導線的趨膚效應、導線之間的鄰近效應、周圍介質損耗等附加損耗，使交流電路中電阻元件的阻抗實部並不等於直流狀態下的電阻量值。所以交流電阻的量值不能簡單地搬用該電阻器件在直流狀態下的電阻值，需要確定交流電阻的頻率特性以適應日益發展的高精度儀器儀表的需要及科研工作的需要。
截至2011年12月，在國際上僅有德國PTB（國家物理研究院）用交流量子化霍爾效應實現了交流電阻自然基準，量值近13千歐，準確性還不能充分確定，且對於電流測量使用的低值電阻要經過多級傳遞，引入新的誤差，因此當前確定交流電阻特性的有效辦法是研製“可計算交直流差電阻”。交流狀態下，電阻器件中存在的寄生電感和寄生電容以及各種附加損耗主要與電阻器件的導線形狀、位置和周圍的電磁環境有關。因此，如果能研製出一種幾何形狀規則的電阻器件，其中的電磁場可以準確計算，就可計算出其寄生電感和寄生電容以及各種附加損耗，從而準確求出交流電阻量值與直流電阻的差別，這樣就可以從可溯源的直流電阻量值導出其交流電阻量值了，使交流電阻量值也具有了可溯源性。這種特殊研製出的電阻器件就稱為“可計算交直流差電阻”。因此，確定交流電阻頻率特性的重要工作內容就是研製“可計算交直流差電阻”。
截至2011年12月技術中，已經實現了幾種類型的“可計算交直流差電阻”，如單絲同軸形、四回線形、八回線形和螺旋形等，其中單絲同軸形是將電阻絲置於金屬圓筒中心處做成的同軸狀可計算交直流差電阻，該結構最規則，是計算最準確的方法之一，這種情況下的電磁場可以準確計算。但是這種形狀，相對於多回線結構，總長度較短，同時為了減小趨膚效應的影響，電阻絲直徑一般會選的非常小，電阻率較高，通電後，電阻絲由於溫度變化產生的負載效應很明顯，導致可計算交直流差電阻的穩定性較差。
發明內容
專利目的
《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》提出一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，改善通電時電阻絲由於溫度變化產生的負載效應，提高可計算交直流差電阻的穩定性。
技術方案
《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》的技術方案是：
一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，包括同軸的內金屬套筒和外金屬套筒，電阻絲位於內金屬套筒的中心軸線上，從所述電阻絲上引出電流正極端引出線和電壓正極端引出線，從所述內金屬套筒前端面上引出電流負極端引出線，從所述外金屬套筒前端面上引出電壓負極端引出線；其特徵在於，所述電阻絲為單根直線形組合絲，所述組合絲包括相互對接而成的前段部分和後段部分，所述前段部分與所述後段部分具有方向相反的電阻溫度係數，即其中一段為正溫度係數而另一段為負溫度係數；所述對接而成的組合絲的電阻溫度係數曲線的頂點區呈平台狀；沿所述外金屬套筒的外表面設定有溫度控制裝置，所述溫度控制裝置用於根據組合絲的電阻溫度係數曲線的平台區控制所述組合絲的工作溫度範圍。
所述電阻絲為兩段電阻率相同、長度相等、正溫度係數和負溫度係數的量值基本相同的電阻絲對接而成的組合絲。
所述溫度控制裝置包括與外金屬套筒同軸套裝的加熱套筒，所述加熱套筒外圍還同軸套裝有保護外殼，所述保護外殼和加熱套筒之間具有隔熱層；所述加熱套筒外壁上纏繞有加熱絲，內壁上具有溫度感測器，所述溫度感測器連線控制加熱絲工作的控制器。
所述加熱套筒與外金屬套筒之間具有絕緣墊塊，分布在加熱套筒內壁上。
所述內金屬套筒和外金屬套筒之間具有絕緣墊塊，分布在外金屬套筒內壁上。
所述內金屬套筒的前端面中心位置處和外金屬套筒的前端面中心位置處具有前端面中心孔，所述電阻絲從內金屬套筒前端面中心孔穿出後引出電流正極端引出線，電流正極端引出線從外金屬套筒前端面上的一個偏孔穿出後連線位於保護外殼前端面上的電流正極接線端子；所述內金屬套筒前端面上的電流負極端引出線從外金屬套筒前端面上的另一個偏孔穿出後連線位於保護外殼前端面上的電流負極接線端子；所述電阻絲依次從內金屬套筒前端面中心孔和外金屬套筒前端面中心孔穿出後引出的電壓正極端引出線連線位於保護外殼前端面上的電壓正極接線端子；所述外金屬套筒前端面上的電壓負極端引出線連線位於保護外殼前端面上的電壓負極接線端子。
所述電阻絲的前段部分和後段部分採用壓接的方式對接。
所述電阻絲與內金屬套筒和外金屬套筒的後端面的連線點均為壓接方式的連線點。
所述電流負極端引出線與內金屬套筒前端面的連線點、電壓負極端引出線與外金屬套筒前端面的連線點、電流正極端引出線與電阻絲的連線點均為壓接方式的連線點。
所述內金屬套筒和外金屬套筒均採用紫銅材料製成。
技術效果
《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》提供的一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，是將兩段分別具有正溫度係數特性的電阻絲和負溫度係數特性的電阻絲對接形成的組合絲置於金屬圓筒中心處做成的同軸狀可計算交直流差電阻，特別是選擇兩段電阻率相同、長度基本相等、且正溫度係數和負溫度係數的量值基本相同的電阻絲對接形成組合絲，使具有負溫度係數特性的電阻絲與具有正溫度係數特性的電阻絲進行溫度補償，抵消電阻絲在通電後由於溫度變化產生的阻值變化，組合絲組合後形成的新的電阻溫度係數曲線的曲率很低，在頂點附近的溫度係數趨於零，即形成一個頂點區呈平台狀的電阻溫度係數曲線；這樣再通過設定溫度控制裝置，將組合絲的工作溫度控制在其溫度係數曲線的頂點區溫度範圍內，由於組合絲在其新的電阻溫度係數曲線頂點附近的溫度係數趨於零，所以當組合絲的工作溫度處於頂點區溫度範圍內時，其電阻值隨溫度的變化達到最小，幾乎為零，有效改善了可計算交直流差電阻在通電時電阻絲由於溫度變化產生的負載效應，提高了可計算交直流差電阻的穩定性。另外電阻絲的對接點、電阻絲與電流正極端引出線的連線點，以及電阻絲與內金屬套筒和外金屬套筒後端面的連線點，電流負極端引出線、電壓負極端引出線與內金屬套筒和外金屬套筒的前端面的連線點均為壓接方式的連線點，避免了兩種不同金屬材料由於焊接引起的熱電勢，從而減少了由熱電勢引入的交直流變差。
附圖說明
圖1是《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》改善負載效應的可計算交直流差電阻的實施例示意圖。
可計算交直流差電阻的實施例示意圖
圖2是《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》溫度控制裝置的示意圖。
溫度控制裝置的示意圖
附圖示記列示如下：1-電阻絲，2-內金屬套筒，3-外金屬套筒，4-絕熱墊塊，5-加熱套筒，6-加熱絲，7-隔熱層，8-保護外殼，9-溫度感測器，10-前端面中心孔，11-前端面偏孔，12-接線端子。
技術領域
《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》涉及電學計量技術領域，特別是涉及一種改善負載效應的可計算交直流差電阻。
權利要求
1.一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，包括同軸的內金屬套筒和外金屬套筒，電阻絲位於內金屬套筒的中心軸線上，從所述電阻絲上引出電流正極端引出線和電壓正極端引出線，從所述內金屬套筒前端面上引出電流負極端引出線，從所述外金屬套筒前端面上引出電壓負極端引出線；其特徵在於，所述電阻絲為單根直線形組合絲，所述組合絲包括相互對接而成的前段部分和後段部分，所述前段部分和後段部分採用壓接的方式對接；所述前段部分與所述後段部分具有方向相反的電阻溫度係數，即其中一段為正溫度係數而另一段為負溫度係數；所述對接而成的組合絲的電阻溫度係數曲線的頂點區呈平台狀；沿所述外金屬套筒的外表面設定有溫度控制裝置，所述溫度控制裝置用於根據組合絲的電阻溫度係數曲線的平台區控制所述組合絲的工作溫度範圍；所述溫度控制裝置包括與外金屬套筒同軸套裝的加熱套筒，所述加熱套筒外圍還同軸套裝有保護外殼，所述保護外殼和加熱套筒之間具有隔熱層；所述加熱套筒外壁上纏繞有加熱絲，內壁上具有溫度感測器，所述溫度感測器連線控制加熱絲工作的控制器。
2.根據權利要求1所述的改善負載效應的可計算交直流差電阻，其特徵在於，所述電阻絲為兩段電阻率相同、長度相等、正溫度係數和負溫度係數的量值基本相同的電阻絲對接而成的組合絲。
3.根據權利要求1或2所述的改善負載效應的可計算交直流差電阻，其特徵在於，所述加熱套筒與外金屬套筒之間具有絕緣墊塊，分布在加熱套筒內壁上。
4.根據權利要求1或2所述的改善負載效應的可計算交直流差電阻，其特徵在於，所述內金屬套筒和外金屬套筒之間具有絕緣墊塊，分布在外金屬套筒內壁上。
5.根據權利要求1或2所述的改善負載效應的可計算交直流差電阻，其特徵在於，所述內金屬套筒的前端面中心位置處和外金屬套筒的前端面中心位置處具有前端面中心孔，所述電阻絲從內金屬套筒前端面中心孔穿出後引出電流正極端引出線，電流正極端引出線從外金屬套筒前端面上的一個偏孔穿出後連線位於保護外殼前端面上的電流正極接線端子；所述內金屬套筒前端面上的電流負極端引出線從外金屬套筒前端面上的另一個偏孔穿出後連線位於保護外殼前端面上的電流負極接線端子；所述電阻絲依次從內金屬套筒前端面中心孔和外金屬套筒前端面中心孔穿出後引出的電壓正極端引出線連線位於保護外殼前端面上的電壓正極接線端子；所述外金屬套筒前端面上的電壓負極端引出線連線位於保護外殼前端面上的電壓負極接線端子。
6.根據權利要求1或2所述的改善負載效應的可計算交直流差電阻，其特徵在於，所述電阻絲與內金屬套筒和外金屬套筒的後端面的連線點為壓接方式的連線點。
7.根據權利要求6所述的改善負載效應的可計算交直流差電阻，其特徵在於，所述電流負極端引出線與內金屬套筒前端面的連線點、電壓負極端引出線與外金屬套筒前端面的連線點、電流正極端引出線與電阻絲的連線點均為壓接方式的連線點。
8.根據權利要求1所述的改善負載效應的可計算交直流差電阻，其特徵在於，所述內金屬套筒和外金屬套筒均採用紫銅材料製成。
實施方式
如圖1、圖2所示，一種改善負載效應的可計算交直流差電阻，包括同軸的內金屬套筒2和外金屬套筒3，電阻絲1位於內金屬套筒2的中心軸線上，從電阻絲1上引出電流正極端引出線I+和電壓正極端引出線V+，從內金屬套筒2的前端面上引出電流負極端引出線I-，從外金屬套筒3的前端面上引出電壓負極端引出線V-；其中，電阻絲1為單根直線形組合絲，組合絲1包括相互對接而成的前段部分和後段部分，前段部分與後段部分具有方向相反的電阻溫度係數，即其中一段為正溫度係數而另一段為負溫度係數；該實施例中，選擇組合絲1的電阻率相同，且前段部分與後段部分的長度基本相等，其中一段為正溫度係數而另一段為基本等量值的負溫度係數；組合絲對接後形成的新的電阻溫度係數曲線的曲率很低，在頂點附近的電阻溫度係數趨於零，即形成一個頂點區呈平台狀的電阻溫度係數曲線；沿外金屬套筒的外表面設定有溫度控制裝置，溫度控制裝置用於根據組合絲的電阻溫度係數曲線的平台區控制組合絲的工作溫度範圍。《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》實施例的溫度控制裝置包括與外金屬套筒同軸的加熱套筒5，加熱套筒5外圍還同軸套裝有保護外殼8，保護外殼8和加熱套筒5之間具有隔熱層7；加熱套筒5外壁上纏繞有加熱絲6，加熱套筒5內壁上具有溫度感測器9，溫度感測器連線控制加熱絲工作的控制器（圖中未畫出）。當組合絲所處環境溫度低於組合絲溫度係數曲線的頂點平台區溫度時，加熱絲開始工作。
另外，該實施例中，內金屬套筒的前端面中心位置處和外金屬套筒的前端面中心位置處具有前端面中心孔10，電阻絲1從內金屬套筒2的前端面中心孔10穿出後引出電流正極端引出線I+，電流正極端引出線I+從外金屬套筒3的前端面上的一個偏孔11穿出；內金屬套筒2的前端面上的電流負極端引出線I-從外金屬套筒3的前端面上的另一個偏孔11穿出；電阻絲1依次從內金屬套筒前端面中心孔10和外金屬套筒前端面中心孔10穿出後引出電壓正極端引出線V+；電流正極端引出線I+、電流負極端引出線I-、電壓正極端引出線V+和電壓負極端引出線V-分別連線在位於保護外殼8前端面的接線端子12上，電流正極端引出線I+連線電流正極接線端子，電流負極端引出線I-連線電流負極接線端子，電壓正極端引出線V+連線電壓正極接線端子，電壓負極端引出線V-連線電壓負極接線端子；另外電流負極端引出線I-與內金屬套筒2前端面的連線點、電壓負極端引出線V-與外金屬套筒3前端面的連線點、電流正極端引出線I+與電阻絲1的連線點均為壓接方式的連線點，電阻絲1與內金屬套筒2和外金屬套筒3的後端面的連線點也為壓接方式的連線點，避免了兩種不同金屬材料由於焊接引起的熱電勢；相互對接而成的組合絲的前段部分和後段部分也是採用壓接的方式對接；另外加熱套筒5與外金屬套筒3之間具有絕緣墊塊4，分布在加熱套筒5內壁上；內金屬套筒2和外金屬套筒3之間也具有絕緣墊塊4，分布在外金屬套筒3內壁上；內金屬套筒2和外金屬套筒3均採用紫銅材料製成。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種改善負載效應的可計算交直流差電阻》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
