标准电阻的3大分类依据
国际公认的标准电阻是金属制的,它遵守欧姆定律,在给定的温度下,在两端加上电压V,则必通过确定的电流值I,V与I的比值是确定不变的值,它就是恒定值R=V/I 。请注意,标准电阻均为金属线材,电流线均为互相平行的线,它们必与终端平面互相垂直。标准电阻最重要的指标,是老化,或者叫稳定性。标准电阻既然做标准,其电阻值就应该很少随时间而变化。否则今天去校准了,明天改变了很大,还怎么能做标准?下面将详细介绍标准电阻的主要分类依据。
1.从材料上看,分锰铜(Manganin)和Evanohm两种
锰铜具有老化小、与铜热电动势小、容易加工、容易焊接的优势,是一种广泛使用的电阻材料,但具有温度系数偏高的弱点。
Evanohm是后期的电阻材料,具有硬度高、耐腐蚀、电阻率高、老化小、温度系数很小等优势,缺点是不太容易加工和焊接、成本较高。现代的标准电阻广泛采用这个。Fluke的精密线绕电阻广泛使用Evanohm材料,温度系数低(上面这个是-1ppm),拆出的线很硬,自己可以伸直。
2.从使用方法上看,可以分成油型和空气型两种
前者大部分是密封的、双壁结构,使用中需要浸泡在装有矿物油的恒温油槽中,以便恒温、均热和散热。油的热容比较大,电阻在使用中的热量容易被吸收而不产生明显温升,另外油是流动的,可以很快把热量带走。早期的标准电阻都是用锰铜做的,温度系数比较大,必须采用这种方式才能把温度控制到允许的范围内。
另一种就是空气的。油型很不便于携带和使用,后期由于Evanohm等低温度系数电阻材料的出现,因此出现了温度系数非常低的电阻,比如SR104、Fluke 742A,这样温度对电阻的影响就很小了,就不用油浸了,用起来非常方便。
另一方面,这样的电阻其温度系数都是已知的(α和β),因此只要测试一下电阻周边的温度,就可以通过计算或查表很精确得到改正值,而且改正值也很小、权重也小,完全可以免除或者修正因温度变化而引起的对电阻的影响。有的空气电阻体积很小,当然性能也一般。
3.从结构上看,可以分成双壁密封型、油罐密封型、普通密封型、非密封型。
双壁密封型,常见于BZ3和Thomas电阻,这是最早的也是最经典的标准电阻。油罐密封型比如SR104,线绕电阻做好后,被焊接在不锈钢罐子里,内部充油。普通密封型比如Fluke 742A,内部是4只Fluke金封线绕电阻并联。非密封型比如国产BZ3小阻值。由于阻值小、电阻体厚重,受外界干扰很小,因此没必要密封。国产BZ3 0.01欧非密封标准电阻。脱去了可以装油的铜杯。
根据以上描述,标准电阻由于老化都不大,因此一般以每年多少ppm(百万分之一)来表示。例如某10k电阻年老化-8ppm,就是每年减少80毫欧。电阻的老化规律,一般是生产出来第一年老化最大,随后老变慢,而且逐渐趋于线性老化。好的标准电阻,老化可以优于每年1ppm。更好的电阻甚至能到每年0.1ppm之内,而且比较有规律。这样,校准一次后,可以在随后的好多年内保持很高的准确性。