擴展電阻的量值

　　我們用比率技術把1?或10 k?的一級標準的電阻量值擴展到工作標準的其它阻值。經常使用的兩種比率技術是電位差計法和電橋法。本章對這兩種方法進行簡要的說明，還將介紹工作標準。

　　比率技術

　　圖8—8說明使用比率技術把標準電阻器的阻值擴展到其它阻值的方法。把標準電阻器Rstd和另一個電阻器Rmeas相串聯(lián)，給這兩個電阻器加以一個直流電壓或電流。測量兩個電阻器相應的電壓降Vstd和Vmeas，然后用二者之比乘以Rstd以求得Rmeas。其公式如下:

　　對于10 k?及其以下的電阻器，使用恒流源來進行測量。對于更高阻值的電阻器，使用恒壓源來進行測量。(有關這種方法的更詳細的信息，請參見一種比較1?到幾k?的電阻標準的自動化系統(tǒng)，和計算機時代的惠斯登電橋。此兩篇文章可以從福祿克公司得到)。

　　電位差計法

　　在使用這種方法時，加在這兩個電阻器上的電壓必須是準確的、穩(wěn)定的。這兩個電阻器上的電壓降的數值也必須準確地測出。

　　電橋法

　　電橋法也使用比例電壓降的原理。但是把Rstd和Rmeas上的電壓降和另外兩個已知比率的串聯(lián)電阻器上的電壓降進行比較。使用這種方法時，所加的電壓既不需要十分準確，也不需要十分穩(wěn)定。使用一個檢零計來對電橋兩臂上的電壓降進行差動測量。

　　工作標準

　　電阻的工作標準可以有各種不同的結構，范圍十分廣泛。其中有一級標準實驗室用作傳遞標準的，單值的NBS型的標準電阻器，也有自動測試系統(tǒng)中用來校準歐姆表的，可程控的、多值的成套電阻器(如福祿克公司的5450A或5700A)。

　　像福祿克公司的742A這樣的工作標準電阻器，是為了在普通的實驗室條件下，在空氣中使用而設計的。與用較高溫度系數的錳銅絲制造的托馬斯1 ?標準電阻器不同，這種工作標準電阻器的電阻元件常常是由埃弗諾姆鎳鉻合金制造的。這種合金具有一些很好的性質：除了具有在室溫條件下比較低、比較線性的電阻溫度系數之外，還具有比較高的電阻率、較低的對銅的熱電動勢，以及很高的抗拉強度。高抗拉強度對于把合金材料拉成細絲，以便制造高阻值電阻器是很重要的。由于埃弗諾姆鎳鉻合金的溫度系數曲線，在通過零溫度系數區(qū)時大致是線性的，所以就可以對電阻絲進行處理以得到正、負兩種溫度系數的電阻器。這樣就可能對電阻進行分組選配，以得到總溫度系數接近于零的成套電阻器。

　　現有的商品標準電阻包括ESI SR 104電阻和供校準實驗室使用的各種不同結構的成套電阻器，如成套十進電阻器和等值成套分壓器等。大多數標準實驗室都保存一套電阻標準，在1?直到100 M?數值范圍內，每個十進阻值都有一個或多個電阻器。很多實驗室還保存從1.9?到19 M?的十進阻值電阻器，以方便多功能校準器的校準工作。如果實驗室需要校準大電流分流器，那么還可能需要保存1 m?、10 m?、100 m?的低阻值電阻標準。

　　福祿克公司的742A

　　福祿克公司的742A是覆蓋1?到10 M?阻值范圍的一系列十進阻值的標準電阻器。此外還有1.9?到19 M?的標準電阻器。見圖8-9。

　　使用比率技術可以對這些阻值進行擴展。

　　742A電阻器是使用鈷和鋁改性的鎳/鉻合金絲(MOL3絲)繞制而成的。電阻器密封在干燥的氮氣環(huán)境中以提高其穩(wěn)定性。其電阻的阻值通常由多個電阻器并聯(lián)而成。使用電阻標稱值相同，但具有相等、相反溫度系數的成對的電阻器來達到低的溫度系數。根據電阻值的不同，使用多個電阻器，并使用低阻值的線繞電阻器進行微調來得到742A最后的阻值。這種電阻標準設計在(23±5)℃的空氣環(huán)境下使用，不需要浸在油槽中。有了這種標準，計量工作人員能夠把準確的電阻標準帶到生產現場。

　　福祿克公司的DMM校準標準

　　為了校準高準確度DMM的電阻量程，福祿克公司的5700A多功能校準器中備有電阻工作標準。

　　電阻工作標準的各種阻值通過5700A內部的矩陣開關加到DMM的輸入端。圖8—10所示的福祿克公司的5450A是一種專用的電阻校準器，能夠給出一套比5700A更加準確的、已知的、可以開關切換的電阻器。

　　為了把5450A當作可程控的二級電阻標準使用，一些計量學家已經使用統(tǒng)計技術來減少5450A的不確定度。

　　連接電路時要考慮的問題

　　進行電阻測量時使用的電纜和測試線，在其連接處應當具有很低的熱電動勢和很低的接觸電阻。測量高阻值的電阻時應當使用絕緣電阻非常高的電纜。另外，高阻值的電阻和用來進行連接的電纜都應當用連續(xù)的、接地的法拉第屏蔽包圍起來，以避免“拾取噪聲(noise pickup)”。

（轉載）