DCC(Direct Current Comparator Resistance Bridge)電阻橋就是電流比較儀式電阻橋,這個“直流”往往被省略,電流比較儀最開始是用于交流的,而后來才發展成可以對比直流,而現在對比精度最好、計量界用的最廣的比較儀也是直流的。
DCC自從發明之日開始,到現在的近半個世紀以來、一直是最好的電流對比方法,而DCC電阻橋也就一直是頂級電阻測試、對比設備。DCC和DCC電阻橋是兩回事,但有的時候為了簡單,稱呼DCC電阻橋為DCC。
DCC的基本原理基是變壓器磁芯的安匝平衡,與補償法直流電流鉗表或隔離傳感器的原理有類似之處。
在一個超高導磁率、低漏磁的環形鐵心上以相反的極性繞制主繞組Np和副繞組Ns,主繞組通以直流恒流電Ip,副繞組通以另一個恒流Is,在安匝相等的情況下,達到平衡:
Np*Ip=Ns*Is,即Is/Ip = Np/Ns
鐵心上同時繞有一個檢測繞組,用方波激勵,通過探測2次諧波可以得知安匝是否平衡,如果沒有平衡,則自動改變副繞組的跟蹤電流源使得安匝達到平衡。
對比電阻Rd(有時也叫Rs)被串聯到副繞組的電流途徑,而被對比電阻Rx被串聯到主繞組的電流途徑,兩個標準電阻的地端電壓端子接到一起,而高位端的兩個電壓端子接到靈敏檢零計上做比較。調節主繞組的匝數,讓檢零計讀數為零,達到電壓平衡,這樣就有:
電阻電壓 = Is*Rs = Ip * Rx
所以有Rx= Rs * Is/Ip = Rs * Np/Ns
也就是:
Rx/Rs = Np/Ns
這就是說,電阻值比等于匝數之比。由于匝數可以精確得到、終生不變,因此Rx和Rs的比例也可以精確測定。
簡單說,DCC電阻橋就是超高精度測試電阻用的。復雜一點說,是進行標準電阻的對比、傳遞、檢定、測量所必備的高精度設備。DCC電阻橋具有分辨高、線性度好、指標永久的特點。
在DCC橋出現之前,電阻的對比都采用各種開爾文電橋(雙橋)進行的,例如esi 242D,但這種傳統的電橋最適合的測試電阻范圍是200歐到1M,對比的不確定度達到0.2ppm。但是,對于小阻值的,例如1歐的對比,就只有2ppm,這就嚴重限制了從最高級的各國國家標準(1歐)到其他電阻之間的傳遞。
對于DCC電阻橋,最具優勢的范圍是小阻值的測試對比,最好的幾個量程包括Rs為1歐、10歐、100歐和1000歐,而且,Rx值滿度為Rs的11倍,這就允許1:10的直接對比,實現不同10進之間標準電阻傳遞。
另外,DCC橋可以測試任意阻值,而比率真實可靠不會改變,同時可以至少進行1:10的直接傳遞對比(現代DCC橋甚至可以直接進行1:100的直接對比),這就奠定了DCC橋的頂級地位。由于溫度的計量和標定往往需要精確的測試任意值小阻值,因此DCC橋自然很快在這個領域大顯神通。當電阻標準進入量子霍爾電阻(QHR)時代后,DCC橋的這種特性很快的被用于從霍爾電阻到常規電阻的過渡傳遞上。當然,后來出現的CCC(低溫超導電流比較儀)以非常優異的性能把DCC拋在后面,成為當前頂級的電阻對比手段。不過,畢竟CCC不是一般單位能用得起的,DCC橋這些年來也一直在發展,例如自動化、量程擴展、精度提高、大電流應用等,在高端電阻計量上擁有無可動搖的地位。
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