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計量論壇

標題: 測量開關和掃描器及著名實驗室圖片 [打印本頁]

作者: 飄八零    時間: 2009-10-10 23:17
標題: 測量開關和掃描器及著名實驗室圖片
作者:lymex
什么是測量開關

假如你有了很多基準,那么如何接線測試呢?大部分高位萬用表只有一個電壓輸入,一次只能測試一個基準。
要想測試所有的基準,那自然要輪換的來測試。每換一次,就要做一次重新接線。麻煩不說,關鍵是有人為干擾,有接錯的可能,尤其是轉換不會是及時的、周期的、準確的、重復性的。
圖:比利時某計量單位的電壓系統

顧名思義,測量開關其實就是開關,只不過是專門給測試、測量用的,功能上也就是轉換測試對象,所以主要是信號級別的,電壓和電流不很大,但其它要求比較高,比如很低的熱電動勢、很小的干擾、很高的絕緣、很好的穩定性。另外,測量開關一般是程控的、自動的。但早期的開關是順序掃描的,因此現在這樣的開關都叫掃描器,英文Scanner。
圖:Dataproof的低熱掃描器


測量開關的種類和性能
用按鈕、琴鍵、旋鈕來控制,這樣的開關如果材料選的好,可以做成頂級的,熱電動勢可以小于10nV。

2、繼電器的
常見,主要是可以程控,當然也可以面板手動操作。
繼電器可以采用干簧的,特點是速度快、絕緣電阻高、靈敏度高因此耗電小發熱小。不過,現在多數計量開關都采用磁保持繼電器,只有在動作的時候才需要一個脈沖驅動,然后驅動就可以撤掉,繼電器內部有磁鐵,能夠保持吸和。如果需要斷開,需要在線圈上加一個反向脈沖電壓,或者在另一個線圈上加上正脈沖電壓。因此,磁保持繼電器是基本不發熱的,所以熱電動勢可以做的更小。Dataproof等采用那種Printact小型磁保持,是沒有引線的,直接用印刷電路板做靜止極,這樣就少了一個焊接環節,對減少熱電動勢很有利。




Dataproof的開關一般可以保證<50nV,典型值做到<20nV。高聯的開關外表和DP的非常類似,指標也是一樣的,因此猜測內部結構也一樣。


3、電子的
一般采用場效應管,就是一種壓控電阻,這樣就沒有殘余電動勢,同時能做到開路絕緣高、短路電阻小、驅動不需要電流的優勢,這樣就基本上無消耗、無發熱,對控制熱電有幫助。另外具有速度快、無震顫等優勢,適合高速轉換。
比如VMOS管,小型的開啟狀態電阻可以<0.1歐,而開路漏電流可以做到pA級別或更小,控制電壓要5V到10V。缺點是不隔離,耦合電容比較大。
再比如PhotoMOS,最早電信系統用的多,屬于光電隔離型的,初級部分是一個高效發光二極管,照射到次邊的光電池組上,產生電動勢,來驅動一對串聯的MOS管,這樣控制部分和輸出部分高度隔離。這種開關的缺點,一個是導通電阻不算很小,常見的是典型值0.85歐,同時開關速度不是很快,毫秒級。這種PhotoMos開關,經過我DIY和兩年多的測試,效果還不錯,熱電動勢不大于100nV。
PhotoMos

成品開關

下面列舉一些成品的東西,看人家都是怎么做的
HP
HP什么都做,主要有一些內部帶有開關的采集控制器

3421數據采集/控制器,含開關,很老的東西






HP3852A,也很老,但很大、插件很多,貌似功能很強   





Keithley
K有一款比較現代的7001



Dataproof
Dataproof是一個小公司,但專門做高性能低熱開關/掃描器,其產品常測試機構采用
前面板有2種形式,按鈕的和輕觸的(點擊可見大圖)



后面板也有多種形式,其中,接線柱的和直接F4單芯裸銅線的是常見的兩種(點擊可見大圖)


Guildline
加拿大高聯公司是一個專業高端計量設備廠家,也生產一款6664A/B開關/掃描器




Transmille
英國的Transmille是一個不大的后起計量公司,有個10×4的開關/掃描器




開關的用途

正規用途

正規用途都是計量里面,考核、對比、測試多個基準用的。基準可以是2線的電壓基準,也可以是4線的電阻基準。



國內203所的JVS(國家副基準),用了高聯的32×2掃描器



Fluke的JVS上,用的是Dataproof的32×2



Fluke的電壓考核系統



高聯的電阻測試系統



美國國家標準技術局(NIST)的電壓系統,2個Dataproof的32×2開關



Transmille的溫度測試系統



Transmille的電壓系統



Transmille的電壓測試系統



特殊開關/掃描器

Guarded Scanner

用于高阻測試,可以排除普通開關漏電的影響。

Jake
美國NIST利用DCC和替換技術與QHR,可以使得電阻的對比誤差減少最小。而其中的替換就是用如下機械手來實現的,實際上也是一種開關。

作者: 清水11111    時間: 2009-10-14 15:08
很好。學習學習,謝謝提供!
作者: gaobingic    時間: 2009-10-14 15:40
NIST的JVS也看到了!呵呵!繼電器RELAY方面Aromat(安羅麥特)的不錯!
作者: 量院高才生    時間: 2009-10-15 11:15
好多東西都是沒見過的,學習了
作者: likeliu    時間: 2009-10-15 17:20
大開眼界!
作者: yuanxu2021    時間: 2024-11-7 08:20
多謝樓主分享。
作者: 未來好12345    時間: 2025-8-30 17:25
很好。學習學習,謝謝提供!




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