[发明专利]主动屏蔽式高值哈蒙电阻器

说明书

技术领域

本发明涉及电测量技术，特别是一种测量用哈蒙电阻器。

背景技术

哈蒙电阻器是一组等值电阻以串、并联方式工作的标准电阻器，主要应用于精密直流电阻测量领域。具体的原理如下：n个同标称值(电阻值相同)电阻R并联时，并联电阻阻值对于R/n的相对偏差(a)近似等于串联阻值对于nR的相对偏差(b)，(a-b)即为串并联差。这n个电阻的一致程度是影响并联阻值相对偏差和串联阻值相对偏差一致性近似程度的重要因素。

n个电阻阻值的一致程度与其串、并联阻值的变差的一致性是“平方”关系，例如，电阻阻值的一致性为10^-4，则该电阻串、并联电阻阻值的变差为10^-8。因此靠挑选一致程度较好的一组电阻R即可获得极高的串并联阻值一致性，通常可以认为，n个电阻R的并联阻值的相对偏差等于这些电阻串联阻值的相对偏差。

根据哈蒙原理，挑选n个阻值一致性较好的电阻可以准确得到1∶n²或者n²∶1的电阻量值比例关系，实现电阻量值的大比例传递，如1∶100。

哈蒙电阻器的工作电阻(即上述构成串、并联关系的电阻R)常采用中、低值电阻，而当工作电阻采用高值电阻(阻值大于1兆欧的电阻)时，存在泄漏电流问题。对于高值哈蒙电阻器存在泄漏电流问题说明如下。

图1显示了哈蒙电阻器的原理，A_i和B_i是工作电阻的两个引脚，i为自然数，图1所示的是工作电阻处于串联状态，当左侧的工作电阻引脚A₁-A₆连接成一个节点，右侧的工作电阻引脚B₁-B₅连接成一个节点，则工作电阻组成了并联电路。工作电阻需要设置于电路板上，由于工作电阻为高值电阻，在加电状态下工作电阻引脚之间存在电位差，因此在电路板范围内工作电阻引脚之间产生所谓的泄漏电流，如电路板材质本身电阻率不高，或电路板表面由于受到污染表面电阻降低形成泄漏电流的导体。泄漏电流的存在使得测量结果出现较大的串并联差。

发明内容

为了解决高值哈蒙电阻器存在泄漏电流的问题，本发明提供了一种高值哈蒙电阻器，通过对工作电阻引脚与电路板连接部分进行等电位屏蔽进而解决上述泄漏电流的问题。

本发明的技术方案如下：

主动屏蔽式高值哈蒙电阻器，包括至少2个工作电阻，工作电阻为高值电阻，工作电阻的两个引脚连接在电路板上，还包括屏蔽结构；所述屏蔽结构为闭合结构，所述闭合结构将一个所述引脚与电路板表面连接部分与电路板表面其他部分分割开，或在电路板上将一个所述引脚与电路板连接部分与电路板其他部分分割开，屏蔽结构的材质为导体材料；

在包围一个工作电阻两个引脚与电路板连接部分的屏蔽结构之间串接有保护电阻，保护电阻是与工作电阻具有同标称值的电阻，屏蔽结构和保护电阻构成的电路与对应的工作电阻构成的工作电路具有相同的串联或并联结构；所述哈蒙电阻器还设置有独立电源，所述独立电源与屏蔽结构和保护电阻构成的电路连接，使屏蔽结构和屏蔽结构包围的工作电阻的引脚具有相同的电位，所述独立电源在向屏蔽结构和保护电阻构成的电路供电过程中与工作电阻没有直接或间接的连接关系。

所述屏蔽结构为同轴屏蔽结构。

另一个方案是：所述屏蔽结构为分别设置于电路板的两个板面上的环形结构，所述环形结构包围工作电阻引脚与电路板表面相交部分。

上述高值哈蒙电阻器中所述独立电源，包括采样电路和包含微处理器的保持电路，工作电阻构成串联电路时全部工作电阻串联后形成串联电阻，采样电路获取该串联电阻两端的压降；还包括与采样电路连接的开关电路，用于控制采样电路与工作电阻构成电路之间的连接与断开，所述断开为独立电源在向屏蔽结构和保护电阻构成的电路供电过程中与工作电阻构成串联电路之间断开，保持电路由微处理器根据采样电路获取的所述压降控制所述电源的输出电压保持在所述压降值，所述输出电压施加到屏蔽结构和保护电阻构成的电路，使屏蔽结构和屏蔽结构包围的工作电阻的引脚具有相同的电位。

上述独立电源能够实现自动跟踪测量回路电压的功能。

本发明的技术效果：