專利名稱：導納組合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電工測量裝置，特別涉及檢驗電橋或成為電橋和電壓變換電路中導納調(diào)節(jié)部件以及用于導納量值和相位傳遞的導納組合裝置。該導納組合裝置可作為導納箱的一個組成部分或核心部件，或者其本身就是一種導納箱。
隨著經(jīng)濟和科技生產(chǎn)各方面的發(fā)展，電容箱、電導箱總稱為導納箱，在工廠企業(yè)和科研單位，尤其是電器計量部門是所不可缺少的。迄今為止，十進導納箱都是多個十進制轉(zhuǎn)盤所構(gòu)成，通過內(nèi)部導納的組合實現(xiàn)十進制轉(zhuǎn)盤定位點所對應的導納值。通常，現(xiàn)有的導納箱中的傳統(tǒng)的導納組合裝置(請先參見

圖1)包括數(shù)個導納支路、一高電位端、一低電位端，每一導納支路均含有一個高電位控制開關(guān)和一個低電位控制開關(guān)、一個導納，各導納支路的導納均通過相應支路的高低電位控制開關(guān)的一個開關(guān)串接于高電位端和低電位端之間。
鑒于上述傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常見的電容箱精度較低，百分之一至千分之幾不等；由于準確性和穩(wěn)定性差，零電容值大，且通常單值電容之間不具備可加性，更談不上電容值之間的可傳遞性。然而一般電感、電容、電阻(LCR)電橋精度在0.2％～0.05％之間要求電容箱可傳遞性及其準確性高達萬分之1-2，因此，常見的電容箱遠遠不能滿足高精度的要求。另一方面，高精度的電容箱造價高，體大量重，這是因為電容箱內(nèi)部采用了嚴格的屏蔽隔離措施，即使如此，遇到低電位端與地不等電位甚至偏離地電位較大時，其內(nèi)部元件值之間的可加性較差，給量值傳遞帶來誤差。
至于十進電導箱，目前還很少見，這是因為它常被電阻箱所代替，然而這種代替只能起到低精度電導箱的作用，其精度至多為千分之幾。
隨著科技進步的不斷發(fā)展，我們需要有一種體積更小，對屏蔽要求不苛刻，制作簡單，造價較低而性能特佳，且導納值之間具有可加性和可傳遞性、零電容值小于0.5PF(目前常見電容箱一般的零電容值在幾十PF到幾百PF)的導納組合裝置。
為此，本實用新型的目的是針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)導納箱中的導納組合裝置存在的問題，提供一種可使導納箱體積變小、對屏蔽要求不苛刻、制作簡單、造價較低而性能特佳，且導納值之間具有可加性和可傳遞性好、零電容值小的導納組合裝置，該導納組合裝置可以作為一個組成部分或核心組成部分用于簡單的導納箱或復雜的導納箱中，或者該導納組合裝置本身就是一種改進的導納箱。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案該導納組合裝置包括數(shù)個導納支路、一高電位端、一低電位端，每一導納支路均含有一個高電位控制開關(guān)和一個低電位控制開關(guān)、一個導納，各導納支路的導納均通過相應支路的高低電位控制開關(guān)的一個開關(guān)串接于高電位端和低電位端之間，其特征在于該導納阻合裝置還包括一高電位跟隨器，該高電位跟隨器的輸入端也與高電位端相接，其輸出端通過各導納支路中的高電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的一端相接。
所述的數(shù)個導納支路至少在二個以上。
所述的組合裝置還包括一低電位跟隨器，該低電位跟隨器的輸入端也與低電位端相接，其輸出端通過各導納支路中的低電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的另一端相接所述的低電位跟隨器的輸出端也可先經(jīng)過一開關(guān)后再與各導納支路中的低電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的另一端相接。
由于本實用新型的導納組合裝置在傳統(tǒng)組合裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一高電位跟隨器，該高電位跟隨器的輸入端與高電位端相接，其輸出端通過各導納支路中的高電位控制開關(guān)的一個開關(guān)與各支路的導納的一端相接；此外，該組合裝置還包括了一低電位跟隨器，該低電位跟隨器的輸入端也與低電位端相接，其輸出端通過各導納支路中的低電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的另一端相接。因此，本實用新型的導納組合裝置具有如下優(yōu)點1、高電位跟隨器的采用，使得組合裝置不需要通過嚴格的屏蔽隔離，基本解決了裝置中各支路導納之間的可加性問題，因為所有支路的導納處在工作狀態(tài)時與鄰近導納處于工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)的情況無關(guān)，其值不受導納工作與否的影響而始終保持定值，因而導納之間具有可加性。這種可加性是在裝置內(nèi)各導納之間沒有屏蔽隔離的情況下實現(xiàn)的，這就是說，本實用新型的導納組合裝置，除了導納組合裝置本身的箱殼需要屏蔽外，各導納之間可不需采用屏蔽隔離，導納之間的可加性使改進后組合裝置可以通過三端連接使用的電橋?qū)崿F(xiàn)各導納值之間的傳遞。通常還可以實現(xiàn)電阻時間常數(shù)和電容損耗因數(shù)的傳遞(總稱為導納的正交分量的傳遞)。
2、當導納組合裝置用于低電位與地不等電位的電路結(jié)構(gòu)時，嚴格的屏蔽也無濟于事，只有采用低電位跟隨后才能解決問題，目前的LCR電橋中(或電路中)，電路中低電位與地不等電位的情況是常見的事，尤其是在LCR電橋用到頻率較高而導納值較大(阻抗值較小)時，問題就更突出，由此可見采用低電位跟隨量是本實用新型的不可忽視的另一優(yōu)點。
3、由于多數(shù)導納元件的兩端可直接焊于開關(guān)的接頭上，導納組合裝置內(nèi)引線縮短，并由于導納之間少用或不用屏蔽，因此利用組合裝置安裝于導納箱內(nèi)后的空間利用率很高，裝置體積大為縮??；而且沒有屏蔽的阻隔和遮蓋，從而使得組合裝置的生產(chǎn)，裝配和調(diào)試以及維修都極為方便，這是本實用新型的又一優(yōu)點之所在。
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作一詳細地說明圖1為傳統(tǒng)的導納組合裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的導納組合裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為傳統(tǒng)的導納組合裝置中相鄰導納引起的分布導納等效示意圖。
圖4a為本實用新型組合裝置中，三個導納均處于非工作狀態(tài)時結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4b為本實用新型組合裝置中，三個導納均處于工作狀態(tài)時結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4c為本實用新型組合裝置中，第一個導納處于工作狀態(tài)時結(jié)構(gòu)示意圖。
請首先參閱圖2所示，本實用新型的導納組合裝置與傳統(tǒng)的包括數(shù)個導納支路、一高電位端H、一低電位端L，每一導納支路均含有一個高電位控制開關(guān)和一個低電位控制開關(guān)、一個導納。如，在第一個導納支路中，高電位控制開關(guān)為K11，低電位控制開關(guān)為K11′、導納為Y11，D表示地；在第二個導納支路中，高電位控制開關(guān)為K12、低電位控制開關(guān)為K12′、導納為Y12，其它支路見圖2所示，在圖2中示意了其它的各導納支路的結(jié)構(gòu)均與第一、二個支路結(jié)構(gòu)相同，當然結(jié)構(gòu)也可以不相同。各導納支路的導納均通過相應支路的高低電位控制開關(guān)的一個開關(guān)串接于高電位端H和低電位端L之間。所不同的是，該導納阻合裝置還包括一高電位跟隨器F1，該高電位跟隨器F1的輸入端也與高電位端H相接，其輸出端通過各導納支路中的高電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的一端相接。
所述的數(shù)個導納支路至少在二個以上(圖2中示意了有八個支路)。
此外，所述的組合裝置還包括一低電位跟隨器F2，該低電位跟隨器F2的輸入端也與低電位端L相接，其輸出端通過各導納支路中的低電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的另一端相接。
所述的低電位跟隨器F2的輸出端也可先經(jīng)過一開關(guān)K后再與各導納支路中的低電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的另一端相接。
上述的高電位端跟隨器F1和低電位端跟隨器F2可以是各種電路結(jié)構(gòu)形式的跟隨器，可以由單個集成電路構(gòu)成或一個以上集成電路構(gòu)成，或一級以上運算放大器構(gòu)成，在圖2中僅示意了一種簡單的原理。
在上述導納組合裝置中，支路中的單個導納(元件)從工作狀態(tài)轉(zhuǎn)向非工作狀態(tài)時，導納的高電位一端轉(zhuǎn)接至與高電位端等電位的高電位跟隨器，當導納所連接的電路低電位端與接地端不等電位時(顯然，等電位與否并不取決于導納本身而是取決于與導納相連接的電路)，嚴格地說，當電路低電位端偏離地電位較大，或?qū)Ъ{間可加性要求較高時，就有必要在使用高電位端跟隨器情況下，同時使用低電位端跟隨器，在這種情況下，當裝置中單個導納從工作狀態(tài)轉(zhuǎn)向非工作狀態(tài)時，該導納的低電位一端應轉(zhuǎn)接至與電路低電位端等電位的低電位跟隨器輸出端(而不是接地端)，當然該導納的高電位一端同時轉(zhuǎn)接至高電位端跟隨器的輸出端。
下面再通過圖3再對本實用新型的組合裝置，為什么各支路的導納之間具有可加性和可傳遞性(因為沒有可加性就不可能有可傳遞性，所以只要證明可加性即可)進行進一步的分析圖3中，兩相鄰的導納分別記為Y1和Y2，Y1的基本導納值為Y1H-1L，Y2的基本導納為Y2H-2L，由于Y1和Y2靠在一起，若不加屏蔽隔離，就有如圖1所示的分布導納(通常稱為分布參數(shù))，分布導納可歸納可四項，即ΔY1H-2HY1高電位端對Y2高電位端的分布導納(也可理解為Y2對Y1的分布導納)，ΔY1L-2LY1低電位端對Y2低電位端的分布導納(也可理為Y2低對Y1的分布導納)，ΔY1H-2LY1高電位端對Y2低電位端的分布導納，ΔY2H-1LY2高電位端對Y1低電位的分布導納。
采用跟隨器后，當Y1處于工作狀態(tài)而Y2處于非工作狀態(tài)時，進入Y1低電位的工作電流I1是兩條支路ΔY1H-1L和ΔY2H-1L上電流之和。即I10＋ΔY2H- 1L，I1＝I10＋ΔI2H-1L.這是因為Y2使用跟隨器。當Y1和Y2同時處于工作狀態(tài)時，當然仍有I1＝I10＋ΔY2H-1L?？梢妼1來說，Y2處于工作狀態(tài)或處于非工作狀態(tài)(由于采用跟隨器)對等效電流I1而言是一樣的，反過來說，當Y2處于工作狀態(tài)而Y1處于非工作狀態(tài)時，等效電流I2＝I20＋ΔY1H-2L與Y1和Y2同時處于工作狀態(tài)時的等效電流I2是一樣的，由此可見，Y1和Y2之間具有可加性。
通常Y1高電位端與Y2高電位端之間分布導納的ΔY1H-2H上的電流對可加性的影響不大，由于高電位端附加跟隨器之后，則流經(jīng)ΔY1H-2H的電流本身小到可以忽略，更談不上對可加性的影響。
關(guān)于Y1低電端和Y2低電位端之間分布導納ΔY2L-1L上的電流，通常因?qū)Ъ{處于非工作狀態(tài)時其低電位端接地所以就出現(xiàn)兩種情況即低電位端與地等電位和低電位端與地不等電位。結(jié)論是當?shù)碗娢慌c地等電位時流經(jīng)分布導納ΔY1L-2L上的電流為零。如果低電位與地不等電位時而又不附加低電位端跟隨器，那就會在分布導納ΔY1L-2L上產(chǎn)生電流，這在一定程度上會影響可加性，為了保證導納間的可加性不受此因素的影響，附加低電位端跟隨器是必要的。需要說明的是，低電位端與地等電位或不等電位，這不取決于導納本身，而取決于與導納相連接的電路。如果附加了低電位跟隨器，就可以適應各種電路的低電位情況。
通過上述本實用新型所采用技術(shù)方案和對可加性的分析，采用高電位跟隨器的結(jié)果，使在沒有嚴格的屏蔽隔離的情況下，也可以克服傳統(tǒng)導納組合裝置結(jié)構(gòu)中各導納之間因加法(破壞可加性)而引起的主要誤差，而采用低電位跟隨器的結(jié)果，該裝置又克服傳統(tǒng)導納組合裝置結(jié)構(gòu)中各導納之間加法(破壞可加性)的次要誤差，雖然是次要誤差，但是低電位與地不等電位引起的誤差，即使用傳統(tǒng)的嚴格屏蔽也無法克服，當然，客觀情況是低電位與地等電位時，就沒有必要使用低電位跟隨器而直接接地。
請最后參閱圖4a—圖4c，在這四幅圖中，分別示意了有三個導納支路的情況。圖4a中，高電位控制開關(guān)K11、K12、K13均使導納一端接高電位跟隨器的輸出，低電位控制開關(guān)為K11′、K12′、K13′均使導納的另一端接低電位跟隨器的輸出，表明三個導納均處于非工作狀態(tài)。圖4b中，高電位控制開關(guān)K11、K12、K13均使導納一端直接接高電位H端，低電位控制開關(guān)K11′、K12′、K13′均使導納的另一端直接接低電位L，表明三個導納均處于工作狀態(tài)。圖4c中，只有高電位控制開關(guān)K11使導納Y11一端直接接高電位H端而低電位控制開關(guān)K11′僅使導納Y11的另一端直接接低電位L，表明只有第一個導納Y11處于工作狀態(tài)。當然，在導納組合裝置中，各高電位控制開關(guān)和各低電位控制開關(guān)處于不同的狀態(tài)，使各導納處于工作或非工作狀態(tài)。
必須指出，本實用新型的各實施例及附圖中的單個導納均用雙端導納為例，而實際上所謂單個導納既包括雙端導納，也包括等效的導納，包括由T型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的三端導納，即有高電位端，低電位端和接地端(或低電位跟隨器輸出端)的三端導納。
本實用新型的導納組合裝置的各支路之間的導納之間的可加性帶來導納的各值(包括其正交分量)之間的可傳遞性，大大提高了其使用價值。減少了屏蔽的阻隔，保證了裝配，調(diào)試和維修的方便性；而多數(shù)情況下，各導納元件的兩端可直接焊接于開關(guān)兩端的接頭上；這樣，導納組合裝置或由該裝置構(gòu)成的導納箱的的體積縮小，重量減輕。
權(quán)利要求1.一種導納組合裝置，該組合裝置包括數(shù)個導納支路、一高電位端、一低電位端，每一導納支路均含有一個高電位控制開關(guān)和一個低電位控制開關(guān)、一個導納，各導納支路的導納均通過相應支路的高低電位控制開關(guān)的一個開關(guān)串接于高電位端和低電位端之間，其特征在于該導納阻合裝置還包括一高電位跟隨器，該高電位跟隨器的輸入端也與高電位端相接，其輸出端通過各導納支路中的高電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的一端相接。
2.如權(quán)利要求1所述的導納組合裝置，其特征在于所述的數(shù)個導納支路至少在二個以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的導納組合裝置，其特征在于所述的組合裝置還包括一低電位跟隨器，該低電位跟隨器的輸入端也與低電位端相接，其輸出端通過各導納支路中的低電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的另一端相接。
4.如權(quán)利要求3所述的導納組合裝置，其特征在于所述的低電位跟隨器的輸出端也可先經(jīng)過一開關(guān)后再與各導納支路中的低電位控制開關(guān)的另一個開關(guān)與各支路的導納的另一端相接。
專利摘要本實用新型公開了一種導納組合裝置,該裝置增加了一高電位跟隨器和低電位跟隨器,前者的輸入端與高電位端相接,其輸出端通過各導納支路中的高電位控制開關(guān)的一個開關(guān)與導納的一端相接,后者的輸入端也與低電位端相接,其輸出端通過各導納支路中的低電位控制開關(guān)與導納的另一端相接。該裝置不需要通過嚴格的屏蔽隔離,解決了裝置中導納的可加性;其生產(chǎn),裝配和調(diào)試以及維修都極為方便。
文檔編號H01C13/00GK2470831SQ01210620
公開日2002年1月9日 申請日期2001年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月20日
發(fā)明者聞伍椿 申請人:上海朗鷹科技有限公司