求助] 请教lymex老大及各位大大:电压基准扫描测试系统问题

hsmmxfhyp

看很多资料上在介绍电压基准测试系统时,都提到用低热的换向开关,采用+--+的测量顺序进行测试以消除测试系统的固有热电势,但始终没弄明白其接线和原理,希望老大及大家能详细介绍下,最好能有实际接线图说明,那样容易懂,比如几个7V直流基准(如10只)+1个732B+3458A+DATA PROOF 160B这样的系统,先谢谢大家了!
如图所示,不知道连接是否正确?怎么实现反向的?

jhand

个人理解，是不是加上开关切换设备，类似于现在的继电器矩阵模块，测量时可以自动切换测试信号的极性

lmserver

正反两次抵消掉热电动势嘛，很好理解。

hsmmxfhyp

热电势主要是接触或者说是连接处产生的吧,那怎么把线换个方向就能抵消呢?换方向时DVM端的H--L是否也要跟着反接啊,如果多个被测基准通过扫描开关进DVM,怎样接线才能实现啊,从来没做过,好晕

lymex

开关换向消除热电动势，一般用于电阻测量。

电压测试换向没用，必需采用低热材料、低热元件、对称设计、均温等方法。

hsmmxfhyp

我看老大之前转发的一些资料上,包括讲JVS系统的,"选用同一种金属材料——铜，作为引线和引线的连接端子，联接采用压接的方式，在测量回路中，采用＋－－＋测量程序消除回路固定热电势和线性变化的热电势带来的误差，但对非线性变化的热电势和换向开关热电势的变差以及固态
电压标准至换向开关的热电势引入的误差是无法消除的",大多都会提到"采用＋－－＋测量程序消除回路固定热电势和线性变化的热电势带来的误差",这里就应该是要用到开关换向,如果是用那种用手旋的专门的换向开关,比较好理解,可是用DATA PROOF 160B怎么实现,实在想不明白
另外如果换向没用,就算采取了"采用低热材料、低热元件、对称设计、均温等方法",在不确定度评定时该怎样才能定性特别是定量来描述呢?

lymex

1、那篇文章我引用、评价过，比较败笔的东西：
https://bbs.38hot.net/read.php?tid=3360

2、DATA PROOF 160B在性能上可以认为仍然是目前最好的开关，根本没有采用什么换向开关，我有个类似的160A：
https://bbs.38hot.net/read.php?tid=1082

hsmmxfhyp

的确,相关的国家检定规程基本上也没有说换向,只是强调开关的热电势要小于100nV,而且从DATA PROOF 160b开关结构来看,我怎么也想不出自动换向的接线方法.如果不考虑基准内部的热电动势问题,只是考虑测试系统的,如连接线,连接端的不完全均温,背靠背测试时换向还是应该可以消除开关本身的热电势吧,基准多了,自动测试时不用开关几乎是不可能也是不应该的,  
基于老大上面的回复,我想如果不使用换向, "采用低热材料、低热元件、对称设计、均温等方法",将由于连接开关引入的热电势按其指标以B类不确定度的方式予以评定,应该是可以的吧?
这篇文章中提到使用+--+方式来消除连接线从低温到高温环境引起的热电势,另文中的"图2 IOV 约瑟夫森结阵电压基准电路测量回路连线原理图"怎么也没看明白,烦请老大对此文中的相关信息给予解读,多谢

lymex

1、图3-4的接法来消除热电动势是得不偿失的，这里没有考虑表的零位电压，更没有考虑表反后的的比例误差。看一看高位表的测量电路就知道，这两个误差远比热电动势大，所以图3-4的方法是实际上是不成立的。因此，开关不能换向，两次换向更是多此一举。

2、A类不确定度是由测量的重复性不好引起的，其它都是B类，热电动势因此也属于B类

3、那篇文章中提到使用+--+方式来消除连接线的热电动势，没有图示，我也不明白。只能猜测是从液氦的超低温到常温这种大的温差会使引线产生热电动势，而用了4跟用反向接法，可以抵消。这种接法是永久的，与换向开关无关，也不是不同电压测试切换用的。


4、那个测试的基准连接电路，恐怕是错误的，第二图应该是DMV反接，这样e2才能从下面换到上面，同时红框里的正负号也就应该颠倒过来，这样就与图3-4一样了，对于消除热电动势仍然是得不偿失的。但是，这种DMV反接的作用可以通过两次平均消除表的零电位，用背靠背的方法对比测试JVS一般都是这样做的。



5、用换向法可以消除热电动势的例子，参见万用表的真欧姆功能：
https://bbs.38hot.net/read.php?tid=382

hsmmxfhyp

老大就是老大,回复得好详细,十分感谢
早上突然想到,所谓使用DATA PROOF160B换向,应该是在差值测试(背靠背)中利用AB两个通道来实现的,如图:  ,不知道对不对
考虑零位电压问题,如3458A,将其自动零位功能打开,两次读数时都自动消除零位,这样就不用考虑零位电压的误差了吧?不知道这样理解对不?
考虑反向比例误差问题,记得是老大曾经有文章专门介绍过3458A的反向测试能力,好象与正向基本没什么区别"双基准校准HP3458A八位半万用表" https://bbs.38hot.net/read.php?tid=67 ,是否可以认为该表的正反向测试能力是相同的(或者说在很高的水平下相同)?

lymex

160B的A、B两个通道，是给接两个测试设备准备的，例如接两个3458A。如果用一个3458A分别手工正反向接到A、B上，那就失去开关的作用了。手工接完后，即便拆下来重复接同一个端子，也会因为具体位置的变化、压力的变化，使得热电动势有改变。因此在一组测试的过程中，是要尽量避免手动改变接线的。

3458A的自动零，只解决了内部的零点消除问题（内部短路继电器向内），而继电器到外部接线端子的这段的零点，是无法用自动零来消除的。况且3458A不是纳伏表，对热电动势的考虑也不是十分周到，所采用的继电器是长期通电（发热）的干簧式的，与160B里面用的不能相提并论。

正反两个方向的比例不同，尽管3458A做的比较好，但精密测试还是必须考虑。好在在用3458A做背靠背测试的时候，由于差值非常小（100mV档只用不到1mV），因此还是可以忽略的。3458A在做背靠背测试的时候很有优势，我自己验证过，比34420A都要好，也许这就是为什么很多JVS的系统里，用3458A做差值测试标配表的原因。

hsmmxfhyp

多谢老大的讲解,学到好多东西,下来再好好消化下

qszhang

学习啦