lymex 发表于 2010-8-7 19:27:58

10k电阻基准测试结果(长期更新)



有关电阻的帖子及测试的帖子已经不少了,例如:
精密电阻分类特性 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=139
如何精确的测量小电阻 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=233
精密电阻排行榜 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=291
DIY 1GΩ 标准电阻 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=305
高位表的真欧姆https://bbs.38hot.net/read.php?tid=382

但是,作为最常见、最有用的10k标准电阻,还没有一个专门的帖子,更没有一个综合性的测试结果的总结。本帖就是想要达到这个目的,用数据、表格和图形的方式,罗列并对比不同的10k电阻的各种特性,更主要的是能够作为一个长期的跟踪帖,逐渐展现被测电阻的稳定性指标。

通过测试,也可以总结、改进测试方法,理解和熟练使用测试工具,发现、制作更好的标准电阻,补充、完善标准电阻的相关基础知识。

这是一个长期不断更新的帖子。不仅经常会有新的电阻的到来的追加测试数据,更主要的是现有电阻的定期对比更新,这样才能看出长期稳定性来。

lymex 发表于 2010-8-7 19:28:06

主要测试内容和测试方法

1、温度系数
温度系数是描述电阻是如何受温度影响的。一般在不太大的温度范围下,电阻随温度的变化可以近似为一个二次曲线,表示为R=R0(1+αt + βt^2),其总α为一次项系数而β为二次项系数。但常规上为了计算方便,有一个非0度的基准温度例如我国是20度,这样公式变化成:
R = R20 * ( 1 + α20*(t-20) + β*(t-20)^2 )
其中R20是电阻在20度下的阻值,α20是在20度下的一次项系数。

当温度变化范围很小,或者二次项系数很小,那么可以忽略二次项系数,只考虑一次项,这样公式就可以简化为:
R = R20 * ( 1 + α * (t-20))

测量电阻的温度系数,传统上采用多点恒温法。至少选择三个温度点,分别恒温,测得3个电阻值,列出2元1次方程,就可以公式就可以计算出α和β来。选择多个温度点时,用最小二乘法来解决问题。

这种测试方法需要恒温箱+控制,同时测试时间很长,再加上被测试点很有限,因此其“性价比”很差。前段时间逐步完善的一种“变温方法”测试方法,采用冷热箱+扫描器+基准对比,采集温度变化全过程中的的全部信号,不仅可以看到任何一个温度点的阻值,还可以通过平均的方法大大减少测试的不确定度。
参考帖:
温度系数及测试方法 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=1193
精确测试标准电阻SR104的温度系数 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=1352
结果用类似这种方法表示:



2、长期稳定性
方法:对比
参考帖:
电阻基准测试用无电源4线扫描器 https://bbs.38hot.net/read.php?tid=4041
测量开关和扫描器https://bbs.38hot.net/read.php?tid=1016
结果用类似这种方法表示:



3、测试对比方法
采用专用10k Warshawsky电桥(四跨线电桥)、16路扫描器、冷热箱
(图或照片)


4、测试所能达到的精度
其实,到了高精度的场合,都采用对比,而且不说“精度”。
以上方法能够达到的不确定度,
阻值的对比:0.03ppm
α温度系数:0.02ppm/C
β温度系数:0.002ppm/C2


其它参考:

lymex 发表于 2010-8-7 19:28:12

主要测试对象和目的

1、商品的标准电阻
商品的标准电阻具有可靠度高(有时也不然)、性能指标(也看来源)、专业而正规的特点。但是,也不可避免的具有价格昂贵、取得不宜的劣势。
主要测试目的:考核。是否好?是否值?是否离散?是否可以改进?

10k的商品标准电阻可以分成自恒温、油浸、空气三种。




   


2、DIY的标准电阻
DIY标准电阻把商品电阻的劣势变成了自己的优势,具有价格相对便宜、容易获得的特点,同时,DIY的过程也能学到很多知识,也是一种追求。做的好的DIY,可以在主要指标上逼近甚至超过商品的标准电阻。
范围包括自己的和别人的。
主要测试目的:能否赶上商品基准?哪里需要改进。
这个是mytek 的DIY




3、电阻元素/电阻芯
主要测试目的:是否满足指标?是否有资格做标准电阻?离散性如何?分类与匹配。
能作为标准电阻的芯阻,至少要金封的。常见的包括金封线绕,例如


   

或者采用金封金属箔



lymex 发表于 2010-8-7 19:28:18

电阻芯温度系数

0、电阻分类
首先,按照优质空气电阻电阻的制作原则,按照温度系数对电阻进行分类:
β<0.010且α<0.10的,超级电阻,很少有电阻芯可以达到,商品的空气标准电阻也没见有达到的,只有通过组合DIY才能达到。
β<0.033且α<0.10的,优秀电阻,有一些电阻芯可以达到,商品的空气标准电阻基本可以达到。
β<0.033且α<1.00的,优质电阻,很多Evanohm的电阻可以达到,例如大部分VHP101、VHP202Z,部分Fluke金封线绕也可以达到
β<0.033且α<5.00的,可调教电阻,绝大多数的用Evanohm为材料的电阻满足这个条件,而α偏大的,也可以通过补偿的方式来大部分抵消
0.033<β<0.10的,属于普通电阻,无论α如何
β>=0.1的,曲线弯曲的比较大,不适合做空气电阻,因此归类于差。


其次,看一下各种可能的电阻芯的温度系数
1、国产RX70精密线绕电阻
以前一直认为是采用锰铜材料,但测试了几个温度系数后,发现可能并非如此,β不大,甚至很小。


   



2、镍铬基/Evanohm线绕电阻

   


3、金属箔电阻



      


4、对比锰铜材料的电阻
国产标准电阻BZ3是锰铜的,温度系数大,只能用在温度变化很小的油槽中。下图把BZ3的温度曲线和金属箔电阻芯的曲线做到一起,可以直观的比较。




备注:α系数即温度曲线的一次项系数,单位ppm/C,β系数即温度曲线的二次项系数,单位ppm/C2。
常见电阻材料有锰铜和镍铬基(类似国外的Evanohm),前者温度系数比较大,β一般为-0.6ppm/C2附近,而后者温度系数比较小,β一般为-0.03ppm/C2,为前者的1/20。
空气电阻即为放置在普通恒温甚至普通房间的电阻,因此要求温度系数低。传统的标准电阻由于温度系数大,需要浸泡在油槽里、保持恒温,才好使用。

lymex 发表于 2010-8-7 19:28:26

商品标准电阻的温度系数
商品10k电阻有两款最为有名,一款是Fluke 742A,另一款为esi SR104。
先看一下能找到的742A,其温度系数的出厂测试值都是多少:


再看看SR104的

lymex 发表于 2010-8-7 19:28:34

DIY标准电阻的温度系数

lymex 发表于 2010-8-7 19:28:40

各标准电阻的长期稳定性

lymex 发表于 2010-8-7 19:30:53

【 全文完 】

jj3055 发表于 2010-8-7 19:34:11

期待中。。。。。。。
lymex老大有没有各种AE电阻,我可以提供。

amrogue 发表于 2010-8-7 19:52:16

期待,学习//

changlu 发表于 2010-8-7 19:59:09

坐前排,慢慢学习!

lymex 发表于 2010-8-7 20:05:46

引用第8楼jj3055于2010-08-0719:34发表的:
期待中。。。。。。。
lymex老大有没有各种AE电阻,我可以提供。 images/back.gif

AE电阻我很少,但貌似AE电阻不好搞到批量的吧?我测试的主要目的:
1、考核各种DIY成品电阻,等我的方法和路子走顺后,免费对达到一定水平、带有外壳、带有接线柱的DIY电阻进行测试、对比、标定。
2、测试各种优质电阻元素,一个是考察是否可以作为DIY电阻的芯,另一个是批量分类和匹配。

三只眼闲人 发表于 2010-8-7 20:08:25

席地而坐。

jj3055 发表于 2010-8-7 20:17:17

引用第11楼lymex于2010-08-0720:05发表的:

AE电阻我很少,但貌似AE电阻不好搞到批量的吧?我测试的主要目的:
1、考核各种DIY成品电阻,等我的方法和路子走顺后,免费对达到一定水平、带有外壳、带有接线柱的DIY电阻进行测试、对比、标定。
2、测试各种优质电阻元素,一个是考察是否可以作为DIY电阻的芯,另一个是批量分类和匹配。 images/back.gif

原来是做为基准的优质电阻,呵呵。理解错了。

我的都是拆机的普通AE电阻,一般都是XT,XQ的,我有1400个,同批号的也可以挑出几百个,黑色的蓝色的都有。这些做电阻基准都是不行的,如果你需要测试的话,我可以提供材料。

我用FLUKE的绿皮线绕做了一个10K基准,N和P配对,自己没有条件测试,不知道有没有达到测试的条件,呵呵

liulwn 发表于 2010-8-7 20:21:27

lymex 发表于 2010-8-7 20:31:16

能作为标准电阻的芯阻,至少要金封的。我以前用Fluke绿皮塑封做过两个,最近测试下来感觉不太好。

lilith 发表于 2010-8-7 21:58:02

也用 Fluke 绿皮做的路过



刚开始和借 JJ 的 VHP101 一致,经过冷冻 - 暴晒的几次高低温循环后, 现在 -7ppm 趋于稳定。


zoo 发表于 2010-8-7 22:29:59

引用第16楼lilith于2010-08-0721:58发表的:
也用 Fluke 绿皮做的路过



刚开始和借 JJ 的 VHP101 一致,经过冷冻 - 暴晒的几次高低温循环后, 现在 -7ppm 趋于稳定。
....... images/back.gif


哈哈,下次团购202z的时候通知你!

zy_sh_npk 发表于 2010-8-7 22:40:49

恩,学习了!

独往独来 发表于 2010-8-7 23:22:04

赞一个,这才是做学问!

轩尼诗 发表于 2010-8-8 01:35:41

学习。

xltluck 发表于 2010-8-8 07:08:56

happymanlxh 发表于 2010-8-8 17:11:23

lilith 发表于 2010-8-8 19:10:26

引用第17楼zoo于2010-08-0722:29发表的:


哈哈,下次团购202z的时候通知你! images/back.gif



啥时再有团购计划?

弄得到 VHP202 就不用搞绿皮这麻烦东西了。今天更改了调整电阻的连接方式,让它增大了 8ppm 这样,再去冷冻下

dudong1120 发表于 2010-8-8 19:15:13

想自己DIY一套标准电阻,但是金封很难遇到,不知道可不可以用塑料块用统计方法串并联达到。塑料块可以达到2PPM温漂和25PPM年老化,如果筛选后串并联,应该可以达到1PPM温漂和小于10PPM老化,虽然达不到商品电阻基准,但是作为自己用应该可以了,不知道此方法可行不可行。望老大指点

gdxy 发表于 2010-8-9 08:31:26

学习

lymex 发表于 2010-8-9 14:10:37

引用第24楼dudong1120于2010-08-0819:15发表的:
想自己DIY一套标准电阻,但是金封很难遇到,不知道可不可以用塑料块用统计方法串并联达到。塑料块可以达到2PPM温漂和25PPM年老化,如果筛选后串并联,应该可以达到1PPM温漂和小于10PPM老化,虽然达不到商品电阻基准,但是作为自己用应该可以了,不知道此方法可行不可行。望老大指点 images/back.gif

如果要求不高,完全可以。电阻芯可以用4到8个混联,可以达到1ppm温漂和10ppm年稳。最好选一下,剔出那些温漂偏大和阻值偏离标称值较大的。

zsxlh 发表于 2012-5-30 00:00:31

记住老大说的语录:温度系数;长期稳定性。谢谢!

hu_lin 发表于 2014-7-15 10:00:12

后续呢?长期测试

pengchln 发表于 2014-7-15 19:47:03

记住老大说的,認真学习
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