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精确测试标准电阻SR104的温度系数

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex


而千万别小看其中的每一个温度点,都是几十个数据组成的,每一个数据都对温度系数有贡献,只不过它们之间相差很小。取出23.1度这一点看,包含了46个数据,这就使得重复性可可信度增大了近7倍:

  测试结果

对于#2的SR104,计算如下:



也就是说,α=-0.135ppm/C,β=-0.060ppm/C2,δ=3.47ppm,0温度系数点21.87度

而指标值是这个:


指标是,α=+0.02ppm/C,β=-0.030ppm/C2,δ=1.0ppm
这个测试是1996年的,距今13年了。
可见,温度系数变化比较大。


对于#1的SR104,计算如下:



也就是说,α-0.092ppm/C2,β==-0.033ppm/C,δ=2.23ppm,0温度系数点21.61度

而指标值是这个:


指标是,α=-0.10ppm/C,β=-0.028ppm/C2,δ=0.2ppm
这个测试是1982年12月的,距今27年了。
可见,温度系数变化不大。

为了有一个直观的认识,按照原来提供的图表,把变化后的也画上。其中深绿色的是27年前的NBS测试,而红色的是我的测试。

测试结果不确定的计算
α不确定度0.03ppm/C,β不确定度0.004ppm/C2后记

我们一般都知道,电阻的阻值会随时间而变化的,这就是老化。但是,大多数人都认为温度系数是不变的。,比如,没发现哪本书里、文献上,提到过温度系数能随时间而改变,如果谁发现请告知。

事实上,没有任何一个参数可以认为是不随时间而变的,多少而言。温度系数随时间的变化的确不大,尤其是对于温度系数比较大的电阻,这一变化相对很小,可以忽略。但是对于温度系数非常小的用Evanohm精心制作的标准电阻,温度系数的变化就不能忽略了。几年前我买到一些Fluke电阻,上面标有温度系数。为了确认,我测试了几个,发现与标志的温度系数不太一样。后来,我花费了一些时间,重新做了测试,取5点温度,最后做计算,得到每一个电阻的温度系数如下:



从这个不完全的表可以看到,当时是取了17、 20、23、26、29五点温度,测试了每一只电阻。
结果是,β温度系数都很小,但α温度系数变化比较大。有变负的,但更多的是变正,39个电阻的平均变化,是+0.56ppm/C,不算小了。

前几天,lgq与Lion联系上了。Lion: http://dwp.bigplanet.com/lionelectronic

Lion为了推销他的4214,给lgq发了如下邮件:
The ESI SR104 is an Excellent Standard Resistor.   Unfortunately after each 3 to 4 years, their T/C Graphs are no longer valid.   There is Physics involved regarding the "Strength of Wire" in it's relationship to "Thickness".   The Winding Thickness of the L&N 4214 wire is twice that of the SR104.   Plus, there are three L&N Windings to absorb ANY heating effects compared to the SR104....one winding.

大意是:
SR104是一个很棒的标准电阻,但不幸的是,每隔3、4年,其温度系数图就不再有效。这涉及电阻丝应力这个与线径粗细有关的物理现象。而4214的电阻丝的直径是SR104的2倍,并且L&N的电阻都有3个绕组来吸收任何加热效应,SR104只有一个绕组。

看到这里,才萌生了测试SR104的念头。
其实,我的#2 SR104就是从他那里买的,当时他怎么不告诉我温度系数变化的问题?
当然,我也与lgq交代,我认为他的话有25%的水分,不可全信。



测试方法的不足和后续改进
1、半导体温度传感器不理想。输出分辨0.1度,而且还是内部的0.0625度舍/入而来,势必存在一定的数字噪音。另外,准确度也不是很高
改进办法,一个是可以直接利用SR104的内部温度传感器,条件是要实现初步校准,同时要多一路开关实现测试转换。另一个是利用外部的Pt100温度传感器

2、基准电阻的温度变化没有自动补偿。尽管测试时用温度计测量了基准SR104的温度但不是连续的,尽管24小时内监控到温度变化不超过1度但仍然有大约0.2ppm的电阻变化,尽管进行了分段补偿但由于补偿的不理想可能会有0.1ppm的误差,因此可能会影响到温度系数的不确定值的一半左右,即α 0.015ppm/C,β 0.002ppm/C2。
改进办法,测试基准SR104的温度变化,哪怕是很粗略,然后加以自动补偿。

3、没有评估温度-电阻滞后效应的影响
可以找办法把温度逆反一次,就能从曲线上判断出来滞后。
或者,让温度变化停止后,观察阻值变化。

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