標(biāo)準(zhǔn)電阻器是專為精密儀器或校準(zhǔn)電阻值而設(shè)計(jì)的。如果說精密電阻是具有更高精度和更低溫漂的普通電阻,那么標(biāo)準(zhǔn)電阻則具有幾近于嚴(yán)苛的參數(shù)要求。在高精度的基本要求外,需要有極低的溫漂,極高的可靠性和穩(wěn)定性,十年如一日的穩(wěn)定是優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)電阻的必備條件。為了驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)電阻的性能特征,我們隨機(jī)挑選了12只電阻進(jìn)行測(cè)試。
實(shí)驗(yàn)一:溫漂特性
性能好的標(biāo)準(zhǔn)電阻材料比如錳銅或者鎳鉻合金有著極低的溫度系數(shù),在室溫下可以達(dá)到小于1 ppm/°C。在室溫波動(dòng)小于0.01°C的情況下,阻值測(cè)量中由于溫度波動(dòng)影響的不確定度在0.001ppm(較好的金屬比如鉑或銅在比較廣的溫度范圍內(nèi)有著非常大的線性溫度系數(shù):0.4%/°C從低溫到700K)。
為了確定箔電阻的溫度系數(shù),我們將它們放在空氣槽內(nèi),相對(duì)濕度設(shè)置為44%,溫度按梯度變化(28°C 24°C 23°C 22°C 18°C 18°C 22°C 23°C 24°C 28°C)進(jìn)行2個(gè)周期的測(cè)試。分別對(duì)12個(gè)電阻進(jìn)行阻值測(cè)量,并計(jì)算其一次項(xiàng)和二次項(xiàng)溫度系數(shù),結(jié)果如下表中所示:測(cè)量結(jié)果中溫度系數(shù)最差的電阻(標(biāo)號(hào)L)的溫度漂移大約在0.15ppm/°C,而其他的溫漂都在0.1ppm/°C內(nèi)。用上一段的說法溫度波動(dòng)0.01℃的情況下阻值測(cè)量中由于溫度波動(dòng)影響的不確定度在0.001 ppm。可以看出箔電阻材料具有極好的溫漂特性。
表 · 溫度系數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)二:長(zhǎng)期穩(wěn)定性
我們?cè)囼?yàn)了這12個(gè)電阻在一年內(nèi)的漂移率變化,參見下圖。這個(gè)期間內(nèi),電阻經(jīng)歷了濕度,溫度和大氣壓力的巨大變化,從而檢驗(yàn)環(huán)境因素對(duì)阻值的影響。盡管如此嚴(yán)厲的測(cè)試環(huán)境,365天后的阻值變化仍小于0.1ppm,而且12個(gè)電阻都處于±0.1ppm的區(qū)間內(nèi),如圖4右側(cè)所示。也就是說該電阻的漂移率低于0.1(ppm)/年 。在一年的觀察期內(nèi),一些曲線偶爾波動(dòng)過了±0.1ppm這個(gè)區(qū)間,但是最終還是會(huì)回到區(qū)間里。可以看到箔技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)電阻極其優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
圖 · 電阻阻值在一年內(nèi)的漂移率變化
在實(shí)際的選型過程中,我們發(fā)現(xiàn)不少工程師或者采購(gòu)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻和普通精密電阻理解有些偏差,接下來就一起來看看標(biāo)準(zhǔn)電阻和普通精密電阻的差別。
應(yīng)用區(qū)分:
1.普通精密電阻一般用于高精度的信號(hào)轉(zhuǎn)換、橋電路、取樣電路、精密分壓電路等等
2.標(biāo)準(zhǔn)電阻一般用于實(shí)驗(yàn)室的固有阻值基準(zhǔn)、基準(zhǔn)傳遞以及校準(zhǔn)
參數(shù)區(qū)分:
1.穩(wěn)定性:普通精密電阻的穩(wěn)定性主要針對(duì)負(fù)載壽命穩(wěn)定性,參數(shù)說明一般是幾千小時(shí)負(fù)載下的阻值漂移,單位多為百分比,而標(biāo)準(zhǔn)電阻不需要一直處于負(fù)載狀態(tài)下,穩(wěn)定性為 年穩(wěn)定性,單位為 ppm/年。
2.溫度系數(shù):普通精密電阻的溫度系數(shù)主要考慮環(huán)境溫度變化和電阻及電路發(fā)熱所產(chǎn)生的阻值漂移,單位多為一次項(xiàng)溫度系數(shù)ppm/°C,標(biāo)準(zhǔn)電阻多用于實(shí)驗(yàn)室的恒溫環(huán)境,但仍對(duì)溫度系數(shù)十分苛求,需要精確給到 一次項(xiàng) 溫度系數(shù)ppm/°C和 二次項(xiàng) 溫度系數(shù)ppm/°C2
3.計(jì)量標(biāo)準(zhǔn):普通精密電阻中也有少部分能做到二級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的電阻,但要作為國(guó)際比對(duì)以及國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)用需要符合 一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 。
4.精度:標(biāo)準(zhǔn)電阻因做參照標(biāo)準(zhǔn)使用,其精確度多 高于萬分之一,普通精密電阻一般最高做到萬分之一。
日本Alpha Electronics的USR-SF系列一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)電阻,精度可達(dá) 0.0002%(百萬分之二),典型溫漂低至0.05ppm/°C,穩(wěn)定性達(dá)到0.5ppm/年。各項(xiàng)參數(shù)均遠(yuǎn)優(yōu)于普通精密電阻。
一組穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電阻不僅在電阻標(biāo)準(zhǔn)的維護(hù)和校準(zhǔn)中發(fā)揮著極其重要的作用,對(duì)其參數(shù)要求之高遠(yuǎn)不是一般精密電阻可以達(dá)到的,想要了解更多標(biāo)準(zhǔn)電阻信息歡迎登陸我司官網(wǎng) 查閱更多技術(shù)文章及應(yīng)用案例,網(wǎng)址:www.yuexuan2011888.cn。