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DCC电阻桥简介

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  • 发布时间:2017/10/19 17:03:46
  • 作者:ly_yinhe

  DCC(Direct Current Comparator Resistance Bridge)电阻桥就是电流比较仪式电阻桥,这个“直流”往往被省略,电流比较仪最开始是用于交流的,而后来才发展成可以对比直流,而现在对比精度最好、计量界用的最广的比较仪也是直流的。

  DCC自从发明之日开始,到现在的近半个世纪以来、一直是最好的电流对比方法,而DCC电阻桥也就一直是顶级电阻测试、对比设备。DCC和DCC电阻桥是两回事,但有的时候为了简单,称呼DCC电阻桥为DCC。

DCC电阻桥原理

DCC的基本原理

  DCC的基本原理基是变压器磁芯的安匝平衡,与补偿法直流电流钳表或隔离传感器的原理有类似之处。

  在一个超高导磁率、低漏磁的环形铁心上以相反的极性绕制主绕组Np和副绕组Ns,主绕组通以直流恒流电Ip,副绕组通以另一个恒流Is,在安匝相等的情况下,达到平衡:

  Np*Ip=Ns*Is,即Is/Ip = Np/Ns

  铁心上同时绕有一个检测绕组,用方波激励,通过探测2次谐波可以得知安匝是否平衡,如果没有平衡,则自动改变副绕组的跟踪电流源使得安匝达到平衡。

  对比电阻Rd(有时也叫Rs)被串联到副绕组的电流途径,而被对比电阻Rx被串联到主绕组的电流途径,两个标准电阻的地端电压端子接到一起,而高位端的两个电压端子接到灵敏检零计上做比较。调节主绕组的匝数,让检零计读数为零,达到电压平衡,这样就有:

  电阻电压 = Is*Rs = Ip * Rx

  所以有Rx= Rs * Is/Ip = Rs * Np/Ns

  也就是:

  Rx/Rs = Np/Ns

  这就是说,电阻值比等于匝数之比。由于匝数可以精确得到、终生不变,因此Rx和Rs的比例也可以精确测定。

DCC电阻桥应用

  简单说,DCC电阻桥就是超高精度测试电阻用的。复杂一点说,是进行标准电阻的对比、传递、检定、测量所必备的高精度设备。DCC电阻桥具有分辨高、线性度好、指标永久的特点。

  在DCC桥出现之前,电阻的对比都采用各种开尔文电桥(双桥)进行的,例如esi 242D,但这种传统的电桥最适合的测试电阻范围是200欧到1M,对比的不确定度达到0.2ppm。但是,对于小阻值的,例如1欧的对比,就只有2ppm,这就严重限制了从最高级的各国国家标准(1欧)到其他电阻之间的传递。

  对于DCC电阻桥,最具优势的范围是小阻值的测试对比,最好的几个量程包括Rs为1欧、10欧、100欧和1000欧,而且,Rx值满度为Rs的11倍,这就允许1:10的直接对比,实现不同10进之间标准电阻传递。

  另外,DCC桥可以测试任意阻值,而比率真实可靠不会改变,同时可以至少进行1:10的直接传递对比(现代DCC桥甚至可以直接进行1:100的直接对比),这就奠定了DCC桥的顶级地位。由于温度的计量和标定往往需要精确的测试任意值小阻值,因此DCC桥自然很快在这个领域大显神通。当电阻标准进入量子霍尔电阻(QHR)时代后,DCC桥的这种特性很快的被用于从霍尔电阻到常规电阻的过渡传递上。当然,后来出现的CCC(低温超导电流比较仪)以非常优异的性能把DCC抛在后面,成为当前顶级的电阻对比手段。不过,毕竟CCC不是一般单位能用得起的,DCC桥这些年来也一直在发展,例如自动化、量程扩展、精度提高、大电流应用等,在高端电阻计量上拥有无可动摇的地位。