[发明专利]一种四端电阻及测量四端电阻时间常数的方法

权利要求书

1.一种四端电阻，其特征在于：所述四端电阻采用同轴拉线结构，包括外壳(3)和安装在所述外壳(3)内的电阻丝(7)、中心棒(6)、分流盘片(5)和集流盘片(4)；

所述外壳(3)为圆筒结构，其两端分别作为电流端和电压端，在电流端安装有电流端端盖(2)，在电压端安装有电压端端盖(1)，所述电流端端盖(2)和电压端端盖(1)分别将外壳(3)的两端封闭。

2.根据权利要求1所述的四端电阻，其特征在于：在所述电流端端盖(2)和电压端端盖(1)的中心均设有N型头，所述中心棒(6)的两端分别固定在电流端端盖(2)和电压端端盖(1)的N型头的芯(9)上；所述中心棒(6)位于所述外壳(3)的轴线上；

所述分流盘片(5)和集流盘片(4)分别位于所述中心棒(6)的两端；

所述集流盘片(4)的外缘固定在所述电压端端盖(1)上，所述集流盘片(4)的中心开有孔，所述中心棒(6)从该孔中穿过，中心棒(6)与集流盘片(4)不接触；

所述分流盘片(5)固定在中心棒(6)上靠近电流端端盖(2)的一端；所述中心棒(6)穿过所述分流盘片(5)并与之接触；

所述电阻丝(7)安装在所述分流盘片(5)和集流盘片(4)之间，所述电阻丝(7)均与中心棒(6)平行并在圆周上均布，所述电阻丝(7)的两端分别固定在所述分流盘片(5)和集流盘片(4)上。

3.根据权利要求2所述的四端电阻，其特征在于：所述中心棒(6)、外壳(3)、电流端端盖(2)和电压端端盖(1)均采用铜材料制成；所述电阻丝(7)采用高电阻率的铜丝制成。

4.根据权利要求3所述的四端电阻，其特征在于：所述电压端端盖(1)上的N型头的芯(9)作为电压端的高电位端，外壳(3)作为电压端的低电位端；电流经电流端端盖(2)上的N型头的芯(9)流入，通过中心棒(6)流到分流盘片(5)上，再经过电阻丝(7)流到集流盘片(4)上，然后通过电压端端盖(1)流到外壳(3)上，最后通过外壳(3)流到电流端端盖(2)上的N型头的皮(8)上，构成电流回路。

5.一种测量权利要求4所述的四端电阻时间常数的方法，其特征在于：所述方法采用低电阻率的电阻丝来替换所述四端电阻中的高电阻率的电阻丝形成低电阻率四端电阻R_C，通过低电阻率四端电阻R_C和四端互感M相互替换来实现对所述四端电阻的电感值L的测量，并通过测量电流回路断开的低电阻率四端电阻R_C的电容得到所述四端电阻的电容值C。

6.根据权利要求5所述的测量四端电阻时间常数的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)保持四端电阻的几何尺寸和结构不变，仅将电阻丝(7)的材料换成纯铜的，制作成低电阻率四端电阻R_C；

(2)选取损耗角小于0.02弧度的四端互感M；

(3)将所述四端互感M和标准电阻R_S直接串联，然后与交流电源连接形成回路；用交流电压表分别测得标准电阻R_S和四端互感M两端电压U_RS和U_M，根据回路电流相等，由公式(1)计算出四端互感M的互感值M：

M=UMω×URS×RS---(1);]]>

式(1)中，ω为角频率即ω＝2πf；

(4)将四端互感M和标准电阻R_S直接串联在电路上，测量四端互感M的正交分量U_M1后，用所述低电阻率四端电阻R_C替换四端互感M，测量低电阻率四端电阻R_C的正交分量U_CY，由公式(2)计算出低电阻率四端电阻R_C的电感值L：

L=UCYUM×M---(2);]]>

(5)将低电阻率四端电阻R_C两端的电流回路断开，保持步骤(3)中回路的其它结构不变，此时低电阻率四端电阻R_C处构成了四端电容C；测量所述四端电容C的电压U_C和标准电阻R_S的U_RS，由公式(3)计算低电阻率四端电阻R_C的电容值C：

C=UCω×URS×RS---(3);]]>

(6)根据步骤(4)得到的电感值L和步骤(5)得到的电容值C，由公式(4)计算得到所述四端电阻时间常数τ：

τ=-LR-RC---(4);]]>

式(4)中的R是指低电阻率四端电阻R_C的直流阻值。