如何校準(zhǔn)直流分壓器

本文探討了分壓器的校準(zhǔn)與比較方法，包括使用低噪音、高穩(wěn)定電壓源進(jìn)行簡(jiǎn)單比較，以及采用橋式比較電路實(shí)現(xiàn)高精度校準(zhǔn)。同時(shí)，還介紹了測(cè)量分壓器功率系數(shù)和電壓系數(shù)的技術(shù)，以及福祿克公司720A分壓器的自校準(zhǔn)流程。

雖然很多現(xiàn)代的分壓器都是可以自校準(zhǔn)的，不需要校準(zhǔn);但是在有的情況下，人們希望對(duì)分壓器進(jìn)行比較。使用低噪音、高穩(wěn)定的電壓源，可以比較簡(jiǎn)單地完成比較分壓器的工作。見(jiàn)圖9-15。

▲ 圖9-15 使用兩個(gè)源來(lái)比較分壓的線性度

調(diào)節(jié)可變的源，使得在A位置的檢零計(jì)上得到檢零指示，以便使兩個(gè)源的電壓相等。然后，把檢零計(jì)移到B位置，并測(cè)量電壓差值。任意挑選調(diào)節(jié)兩個(gè)源之一，使得檢零計(jì)上得到檢零指示。由輸入電壓的差值就可以計(jì)算出分壓器的差值。

當(dāng)只有一個(gè)源可供使用，或者希望得到最大的絕對(duì)校準(zhǔn)準(zhǔn)確度時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用圖9-16所示的橋式比較電路。

▲ 圖9-16 使用721A引線補(bǔ)償器對(duì)分壓器進(jìn)行橋式比較

在這里我們?cè)黾恿艘粋€(gè)福祿克公司的721A引線補(bǔ)償器，使得兩個(gè)分壓器的兩個(gè)高端和兩個(gè)低端之間的電位相等。首先把檢零計(jì)放在A位置，調(diào)節(jié)721A;接著把檢零計(jì)放在B位置，調(diào)節(jié)721A;然后再反復(fù)檢驗(yàn)、調(diào)節(jié)以消除其相互影響，使二者都能滿足。當(dāng)在這兩個(gè)位置，檢零計(jì)都給出滿意的檢零指示時(shí)，再把檢零計(jì)移到C位置，并測(cè)量被測(cè)分壓器的偏差。如果其中的一個(gè)分壓器或者兩個(gè)分壓器是可調(diào)的，則可以調(diào)節(jié)分壓器，使得檢零計(jì)得到檢零指示，并從分壓器的度盤上讀出分壓器的偏差。

分壓器通常在比較小的輸入電壓下進(jìn)行校準(zhǔn)。這樣，當(dāng)使用此分壓器校準(zhǔn)較高的電壓時(shí)，就可能發(fā)生問(wèn)題。這時(shí)，分壓器的電阻器所產(chǎn)生的熱量可能引起分壓比率的功率系數(shù)，其它的效應(yīng)還可能引起分壓比率的電壓系數(shù)。圖9-17說(shuō)明了一種測(cè)量分壓器的功率系數(shù)的技術(shù)。

▲ 圖9-17 測(cè)量分壓器的功率系數(shù)

把第二個(gè)通用分壓器連到源上，并讓它穩(wěn)定幾個(gè)小時(shí)。然后如圖連接被測(cè)分壓器，并立即開(kāi)始測(cè)量二者的比率差。我們不可能在零時(shí)間之內(nèi)進(jìn)行這個(gè)測(cè)量工作，但是如果我們按已知的時(shí)間間隔進(jìn)行幾次測(cè)量，就很容易把代表分壓器偏差的曲線向回外推到零時(shí)刻。在此曲線的零時(shí)刻處，分壓器的分壓比率為其低電壓的分壓比率。由這個(gè)曲線的信息，我們就可以計(jì)算出在高電壓下分壓器的偏差，并和低電壓時(shí)的分壓器偏差聯(lián)系起來(lái)。

分壓器的功率系數(shù)是比較容易測(cè)量的，但是測(cè)量分壓器的電壓系數(shù)則是另外一回事。從原理上說(shuō)，要測(cè)量一個(gè)分壓器的電壓系數(shù)，只有把它和已知沒(méi)有電壓系數(shù)的分壓器進(jìn)行比較才能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，唯一宣稱能滿足這個(gè)要求的分壓器是帕克分壓器(Park Divider)。

福祿克公司720A分壓器的自校準(zhǔn)

福祿克公司的720A內(nèi)部裝有惠斯登電橋的三個(gè)臂。其中，兩個(gè)臂大約都是40kΩ，第三個(gè)臂約為10kΩ。對(duì)A和B十進(jìn)位電阻串以及其相應(yīng)的并聯(lián)電阻器進(jìn)行自校準(zhǔn)的目的是，使得所有的電阻器呈現(xiàn)相等的數(shù)值。將A和B十進(jìn)位電阻串的所有步進(jìn)電阻都替換到電橋中去，并將其調(diào)節(jié)成相等的數(shù)值。最后，調(diào)節(jié)每個(gè)十進(jìn)位的并聯(lián)電阻器，使得它和下一個(gè)十進(jìn)位的十個(gè)電阻器以及前一個(gè)十進(jìn)位的兩個(gè)電阻器相并聯(lián)以后等于標(biāo)準(zhǔn)值。詳細(xì)的校準(zhǔn)步驟可以在福祿克公司的720A分壓器的使用手冊(cè)里找到。

分壓器的獨(dú)立校準(zhǔn)

依照用戶制作的具有已知絕對(duì)線性度的分壓器的絕對(duì)分壓比率，可以測(cè)試被測(cè)分壓器(測(cè)試分壓器)的線性度。這個(gè)用戶制作的分壓器由10個(gè)互相比較過(guò)的電阻器串聯(lián)而成。