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不是每个精密电阻都叫标准电阻

2019-09-27 08:27
Resistor.Today
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标准电阻器是专为精密仪器或校准电阻值而设计的。如果说精密电阻是具有更高精度和更低温飘的普通电阻,那么标准电阻则具有几近于严苛的参数要求。在高精度的基本要求外,需要有极低的温飘,极高的可靠性和稳定性,十年如一日的稳定是优质标准电阻的必备条件。为了验证标准电阻的性能特征,我们随机挑选了12只电阻进行测试。

实验一:温飘特性

性能好的标准电阻材料比如锰铜或者镍铬合金有着极低的温度系数,在室温下可以达到小于1 ppm/°C。在室温波动小于0.01°C的情况下,阻值测量中由于温度波动影响的不确定度在0.001ppm(较好的金属比如铂或铜在比较广的温度范围内有着非常大的线性温度系数:0.4%/°C从低温到700K)。

为了确定箔电阻的温度系数,我们将它们放在空气槽内,相对湿度设置为44%,温度按梯度变化(28°C 24°C 23°C 22°C 18°C 18°C 22°C 23°C 24°C 28°C)进行2个周期的测试。分别对12个电阻进行阻值测量,并计算其一次项和二次项温度系数,结果如下表中所示:测量结果中温度系数最差的电阻(标号L)的温度漂移大约在0.15ppm/°C,而其他的温飘都在0.1ppm/°C内。用上一段的说法温度波动0.01℃的情况下阻值测量中由于温度波动影响的不确定度在0.001 ppm。可以看出箔电阻材料具有极好的温飘特性。

不是每个精密电阻都叫标准电阻

表 · 温度系数实验结果

实验二:长期稳定性

我们试验了这12个电阻在一年内的漂移率变化,参见下图。这个期间内,电阻经历了湿度,温度和大气压力的巨大变化,从而检验环境因素对阻值的影响。尽管如此严厉的测试环境,365天后的阻值变化仍小于0.1ppm,而且12个电阻都处于±0.1ppm的区间内,如图4右侧所示。也就是说该电阻的漂移率低于0.1(ppm)/年。在一年的观察期内,一些曲线偶尔波动过了±0.1ppm这个区间,但是最终还是会回到区间里。可以看到箔技术标准电阻极其优异的长期稳定性。

不是每个精密电阻都叫标准电阻

图 · 电阻阻值在一年内的漂移率变化

在实际的选型过程中,我们发现不少工程师或者采购人员对标准电阻和普通精密电阻理解有些偏差,接下来就一起来看看标准电阻和普通精密电阻的差别。

应用区分:

1.普通精密电阻一般用于高精度的信号转换、桥电路、取样电路、精密分压电路等等

2.标准电阻一般用于实验室的固有阻值基准、基准传递以及校准

参数区分:

1.稳定性:普通精密电阻的稳定性主要针对负载寿命稳定性,参数说明一般是几千小时负载下的阻值漂移,单位多为百分比,而标准电阻不需要一直处于负载状态下,稳定性为 年稳定性,单位为 ppm/年。

2.温度系数:普通精密电阻的温度系数主要考虑环境温度变化和电阻及电路发热所产生的阻值漂移,单位多为一次项温度系数ppm/°C,标准电阻多用于实验室的恒温环境,但仍对温度系数十分苛求,需要精确给到 一次项温度系数ppm/°C和 二次项温度系数ppm/°C2 。

3.计量标准:普通精密电阻中也有少部分能做到二级计量标准的电阻,但要作为国际比对以及国家计量校准用需要符合 一级计量标准。

4.精度:标准电阻因做参照标准使用,其精确度多 高于万分之一,普通精密电阻一般最高做到万分之一。

日本Alpha Electronics的USR-SF系列一级计量标准电阻,精度可达 0.0002%(百万分之二),典型温飘低至0.05ppm/°C,稳定性达到0.5ppm/年。各项参数均远优于普通精密电阻。

不是每个精密电阻都叫标准电阻

一组稳定的标准电阻不仅在电阻标准的维护和校准中发挥着极其重要的作用,对其参数要求之高远不是一般精密电阻可以达到的。

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