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100欧标准电阻测试平台

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex

为什么叫100欧测试平台?
叫“100欧测试系统”太大了,也俗。
被测试的标准电阻都是100欧附近,偏离很小,大家放在一起,高度类似,也很平。
另外,这个100欧因此也是一个比较独立的,清高的,所以就叫平台吧。

有啥用呢?
无可非议,1欧和10k是在电阻计量中两个最重要的标准电阻点。
其中,1欧最稳定、最传统,也是各国实物标准电阻的阻值。但是,1欧阻值比较小,不便于直接测试,尤其是不便于在业余条件下高精度的测试和传递。因此,后来发展了10k欧的另一个阻值。10k属于不大不小“正合适”的范畴,对于引线电阻、接触电阻、热电动势来讲阻值足够大,但对于漏阻、干扰等,又足够小。因此10k的标准电阻比较容易制作,比较容易出高精度,也比较容易被测试。10k的标准电阻,温度系数可以做得很小,因此可以少受环境变化的影响,适合做传递。当然,10k电阻由于电阻材料比1欧的细、薄、长,因此老化特性不如1欧。

这样一来,就有了两大阵营:1欧和10k,阻值相差1万倍,之间难于往来。幸好我们有1:100的过渡标准,可以过渡两次,实现桥接。而1欧和10k之间的桥接点,就是100欧平台。

具体说来,用传统的办法,先在三次平衡电桥上利用替代法对比1欧基准和10欧过渡基准(接成1欧),然后在第2个电桥上对比10欧过渡基准(接成100欧)和1k过渡基准(接成100欧),最后,在第三个电桥上对比1k过渡基准(接成10k)和10k标准电阻,这样就实现了从1欧副基准到10k工作基准的传递。至于10k的1等标准,可以从10k工作基准做同值传递,也可以从1欧工作基准过渡传递过来。



但是,这是个老办法了,国家规程一贯远远落后,实际做的是另一套。尤其是有了霍尔量子基准(2006年正式启动)和自动化的DCC电桥后,大大提高了电阻基准的精度和自动化程度,而下面这张图是2008年国家直流电阻副基准测量装置的照片:



看不清是啥东西?没关系,放大一下,逐个设备进行说明。
  


这是一套一MI公司的设备为主的电阻计量标准系统,最左边的是9302JW标准电阻恒温油槽,容量157升,温度稳定性达到0.0007度,温度不均匀性达到0.0003度,重量为150kg。
柜子里最上面的是6010B,是一个自动DCC桥,用来测试0.01欧到10k,不确定度优于0.1ppm。
然后是4220A,20路低热电扫描器,热电动势不大于50nV。
中间的是6000B,是一个自动二进制分压高阻测量仪(BVD),最高可以100V测试电压,1k到10M的测试误差不大于0.1ppm,线性达到0.01ppm,最大可以测试到1T。
再下面就是Agilent 3458A了,在这里作为6000B的配件探测差值电压的,正像使用Warshawsky电桥也需要3458A做差值探测一样。
最下面一个就是1000A了,是一个可分档调压的电压基准,输出1V、2V、5V、10V、20V、50V、100V 七档可调,8小时稳定度1ppm,噪音<1uV,是上述6000B的测试电源。

那么这套东西是如何工作的呢?其实说起来也容易,直接接上基准电阻和被测试电阻群,测试结果就通过计算机自动出来了



当然,是使用6010还是6001,要看被对比的电阻。一般来讲,基准电阻和被对比电阻的阻值可以相差10倍还多。即采用100欧做基准,可以测量10欧到1k之间的任意阻值。这样就可以方便的实现传递了。

那么传递链是什么情况呢?
最早当QHRS刚出来的时候,有一种手工办法,即采用8只800欧的传递标准,串联后与QHRS的6.45k对比,然后并联再与100欧做对比。此时就可以看出100欧的重要性了,是量子基准传递下来的第一个实物基准
后来有了自动的DCC电桥,而且量子化电阻的推荐值也改为i=2即12.9k,这样就直接对比了,例如香港这个:


可以看出,香港这个用的是CCC而不是DCC。CCC是低温电流比较仪的意思,是利用超导体的完全抗磁性解决了DCC的漏磁问题,用SQUID器件解决了平衡检测问题。国内也有CCC,而且水平很高/更高。但香港用在了计量传递上,国内好像只用在研究。

还有这个,来自TN1488,可以看出,100欧仍然是第一个被QHR传递的。上面还有个1M,那属于高阻。


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