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哈蒙(Hamon)电阻传递标准

时间:2012-10-13  来源:38hot  作者:lymex
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事实上,SR1010的电阻是相错排列的,这样便于连接,画出这样的图就更容易理解:
  


上图中的那个三角形,就是哈蒙节点,简称哈蒙节。
哈蒙节的特点,就是一个四端0电阻。也就是说,任何两个接点通以电流,其余两个接点电压都为零。
也许有人会想,那还不简单,把4个引线焊接在一起,不就可以了?实际上没那么简单,根据研究,任何四根线相交的点,其电路特性都是一个四端网络而不是一个点


为了达到0电阻这个特点,能想到的办法就是完全对称。而正4面体就满足这个特点,有4个角,接出4根引线就可以达到0电阻的目的。
但实际上,正四边形实现起来比较难,一般采用两种简化的方式,仍然能够满足4线0电阻的要求。
一个就是圆盘间隔120度引出3根线,而中心处用引出第4根线
  

另一个就是等边三角形板了,这种方式实现起来比较容易


实际上,有买一种零欧姆电阻,是校准电阻表零点的利器,就是利用了这相同的Hamon节

上面标识为Balanced TetraJunction,就是平衡四节点的意思, Tetra-就是四的意思。可以达到无论怎么接,都是0电阻的目的。

如果不要求任意接法,只区分电压电流(电压电流可以互换),那么只要做到半对称就可以了,这个在后面可以看到。

如果哈蒙电阻本身比较大,那么哈蒙节点也可以简化。类似这种用网线直接焊接的4线零电阻,实测(最差场合)仅为0.01毫欧,因此用在1k哈蒙上,偏差也不过就是0.01ppm,可以忽略了。



理解了这个哈蒙节点,就可以理解了第一步:10个电阻串联之阻值,与单个10个电阻分别测试后之和相等。那么,下一步所要做的,就是理解10个电阻并联的阻值,也为10个分别电阻的倒数之和的倒数,也就是满足理论并联公式。

这个计算过程很复杂,实际上Hamon本人并没有给出计算,而比较全面给出哈蒙电阻并联的定量分析的,是能源部电力科学院 张叔涵发表在《电测与仪表》杂志2001年7月的文章:“哈蒙电阻网络的基本理论”。
http://www.cqvip.com/QK/92179X/1991007/464665.html


由于理论性太强,这里也不打算做过多的探讨,只给出结论。
还是用Excel,对文章里的公式进行了演算和误差推导,证实理论正确

 

 并联误差=不对称性×电压端补偿不理想性×电流端补偿不理想性
可以看到,并联误差是三项之积。
其中,不对称性是并联的不理想造成的,包括接触电阻、引出电阻的不平衡,尽管制造过程中已经尽力。
电压端补偿的不理想主要是没有完全平衡电压并联的接触电阻,这固然可以通过加大a1到a11电阻来取得更好的补偿特性,但会影响综合性能,所以不能太大。
电流端补偿的不理想也是类似,但这个补偿在Hamon的文章里没有提及,在张叔涵的文章里也没有实际进行。这样,这一项由于没有补偿,就造成数值比较大,过多的依靠另外两项来达到,这就不平衡了。事实上,只要在电流端稍做补偿,就可以起到很大的效果,达到事半功倍的作用。

最后,仍然BS一下NIST,尽管已经在并联模式下在电压端和电流都画出了补偿电阻,但实际并联时只接了电压端,没有接电流端。这与Hamon的最初文章,以及与国内张叔涵的文章又都一样了,补偿不完全。


哈蒙除了能100:1转移外,还能100:10转移或这10:1转移,也就是说,可以做出与单值电阻一样的多值来。方法其实也很简单,就是把10个电阻分成9个和1个,其中9个接成混联,就成为两个一样的电阻了。当然,要测试两次。



哈蒙电阻的内部构造

哈蒙电阻的内部,一般是用哈蒙节点,具有任意4线0电阻特性,这样才可以串联、并联自如。
但是,经常采用一种简化的半对称的哈蒙节点。


 

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