國際公認的標準電阻是金屬制的,它遵守歐姆定律,在給定的溫度下,在兩端加上電壓V,則必通過確定的電流值I,V與I的比值是確定不變的值,它就是恒定值R=V/I 。請注意,標準電阻均為金屬線材,電流線均為互相平行的線,它們必與終端平面互相垂直。標準電阻最重要的指標,是老化,或者叫穩(wěn)定性。標準電阻既然做標準,其電阻值就應該很少隨時間而變化。否則今天去校準了,明天改變了很大,還怎么能做標準?下面將詳細介紹標準電阻的主要分類依據(jù)。
1.從材料上看,分錳銅(Manganin)和Evanohm兩種
錳銅具有老化小、與銅熱電動勢小、容易加工、容易焊接的優(yōu)勢,是一種廣泛使用的電阻材料,但具有溫度系數(shù)偏高的弱點。
Evanohm是后期的電阻材料,具有硬度高、耐腐蝕、電阻率高、老化小、溫度系數(shù)很小等優(yōu)勢,缺點是不太容易加工和焊接、成本較高?,F(xiàn)代的標準電阻廣泛采用這個。Fluke的精密線繞電阻廣泛使用Evanohm材料,溫度系數(shù)低(上面這個是-1ppm),拆出的線很硬,自己可以伸直。
2.從使用方法上看,可以分成油型和空氣型兩種
前者大部分是密封的、雙壁結構,使用中需要浸泡在裝有礦物油的恒溫油槽中,以便恒溫、均熱和散熱。油的熱容比較大,電阻在使用中的熱量容易被吸收而不產生明顯溫升,另外油是流動的,可以很快把熱量帶走。早期的標準電阻都是用錳銅做的,溫度系數(shù)比較大,必須采用這種方式才能把溫度控制到允許的范圍內。
另一種就是空氣的。油型很不便于攜帶和使用,后期由于Evanohm等低溫度系數(shù)電阻材料的出現(xiàn),因此出現(xiàn)了溫度系數(shù)非常低的電阻,比如SR104、Fluke 742A,這樣溫度對電阻的影響就很小了,就不用油浸了,用起來非常方便。
另一方面,這樣的電阻其溫度系數(shù)都是已知的(α和β),因此只要測試一下電阻周邊的溫度,就可以通過計算或查表很精確得到改正值,而且改正值也很小、權重也小,完全可以免除或者修正因溫度變化而引起的對電阻的影響。有的空氣電阻體積很小,當然性能也一般。
3.從結構上看,可以分成雙壁密封型、油罐密封型、普通密封型、非密封型。
雙壁密封型,常見于BZ3和Thomas電阻,這是最早的也是最經典的標準電阻。油罐密封型比如SR104,線繞電阻做好后,被焊接在不銹鋼罐子里,內部充油。普通密封型比如Fluke 742A,內部是4只Fluke金封線繞電阻并聯(lián)。非密封型比如國產BZ3小阻值。由于阻值小、電阻體厚重,受外界干擾很小,因此沒必要密封。國產BZ3 0.01歐非密封標準電阻。脫去了可以裝油的銅杯。
根據(jù)以上描述,標準電阻由于老化都不大,因此一般以每年多少ppm(百萬分之一)來表示。例如某10k電阻年老化-8ppm,就是每年減少80毫歐。電阻的老化規(guī)律,一般是生產出來第一年老化最大,隨后老變慢,而且逐漸趨于線性老化。好的標準電阻,老化可以優(yōu)于每年1ppm。更好的電阻甚至能到每年0.1ppm之內,而且比較有規(guī)律。這樣,校準一次后,可以在隨后的好多年內保持很高的準確性。
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