[发明专利]一种宽频开尔文双电桥及测量方法、自控系统及方法和应用

权利要求书

1.一种宽频开尔文双电桥，包括双电桥两对比例臂电阻、标准电阻和待测电阻，以及电源和指零仪，其特征在于：所述电桥采用十字架形结构；

十字架形结构包括中心连接板，所述中心连接板用于和各个电桥组件连接，所述中心连接板设置在十字架形结构的中心位置；

所述电源设置在十字架形结构电桥的十字架头部，即所述电源构成十字架形电桥的上臂，电源的输出信号用双绞线输出到电桥上；

所述宽频开尔文双电桥的两个外臂电阻构成十字架形电桥的左右两臂；所述宽频开尔文双电桥的两个内臂电阻构成十字架形电桥的下臂；

所述标准电阻和待测电阻设置在所述十字架形电桥左右两臂的上方，且两个电阻与十字架平面垂直；

所述指零仪设置在十字架形结构外部，所述指零仪与所述中心连接板连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽频开尔文双电桥，其特征在于：

所述宽频开尔文双电桥的四个比例臂采用1kΩ双螺线型交、直流差可计算电阻，用于扩展电桥的工作频段从直流到100kHz；所述双螺线型交、直流差可计算电阻的电阻丝以螺旋线方式绕在介质损耗极低的聚四氟乙烯圆筒骨架上，绕到端部后再反绕回去，形成双头螺纹式的双螺线结构。

3.根据权利要求1所述的一种宽频开尔文双电桥，其特征在于：

所述宽频开尔文双电桥的十字架形结构设置在金属铜屏蔽箱内，采用对地寄生电容极小的平衡式自制振荡器作电源，且经加设光耦合隔离装置断开电源与指零仪的直接电气联系，增设华纳接地装置，对电桥电路整体实施屏蔽防护。

4.根据权利要求1或3所述的一种宽频开尔文双电桥，其特征在于：

所述的指零仪为数字锁相放大器SR830；其通过均为无定向结构的同轴电缆和一段云梯状导线与所述中心连接板连接；

在同轴电缆与锁相放大器SR830相连的信号输入端的插头周围，绕制若干层具有绝缘性能的聚乙烯薄膜，在聚乙烯薄膜外层绕置铜片；将铜片与所述金属铜屏蔽箱的内层导体相连以形成等电位屏蔽，用于抑制外界对锁相放大器SR830电压输入端的电磁干扰。

5.根据权利要求1所述的一种宽频开尔文双电桥，其特征在于：

所述中心连接板的材质为介质损耗小的聚四氟乙烯材料，其长、宽的范围是60～90mm，厚度在5～15mm范围内，优选的尺寸为80mm×80mm×5mm，中心连接板与所述两对比例臂电阻、标准电阻及被测电阻之间的连接均通过固定在中心连接板上的八个黄铜螺栓来实现，并且采用同轴电缆的芯线作为连接导线，用于扩展电桥的频率适用范围；

所述电源为一个用电池供电的紧凑型电桥交、直流两用电源，输出信号通过双绞线输出到电桥上。

6.如权利要求1-5所述的一种宽频开尔文双电桥的电换位测量方法，其特征在于：

所述方法中，

i.将两对比例臂电阻，即内、外臂电阻以及标准电阻R_n、被测电阻R_x、工作电源、指零仪各个电桥部件连接到一个中心连接板上；

ii.为消除因比例臂比例不准所带来的误差，采用交换标准电阻R_n与被测电阻R_x位置的方法来消除误差；

iii.将与中心连接板连接的标准电阻R_n与被测电阻R_x四根接线换一下接法，实现标准电阻R_n与被测电阻R_x的电位置互相交换；而电桥各部件以及

各根从各部件到中心连接板连线的几何位置都没有任何改变。

7.含有权利要求1-5所述的一种宽频开尔文双电桥的远程自动控制的测量系统，其特征在于：

该系统包括远程计算机、路由器、被控计算机、89C52单片机、光隔离传输装置、GPIB卡、USB接口以及宽频开尔文双电桥，所述光隔离传输装置包括光发射器、一段光纤及光接收器所，所述各个部件设置在恒温恒湿室中；

所述系统用于实时改变系统内各仪器的参数设置，并且对指零仪所测量得到的开尔文双电桥不平衡电压的各种参数实时地进行远程采集、记录、数据处理及打印输出。