电压校准装置和系统的制作方法

本发明涉及计量科学技术领域，尤其是涉及电压校准装置和系统。

背景技术：

传统电学计量领域内的高精度校准器和数字多用表都以直流电压档为基本档位，其它档位(包括直流电流、交流电压、交流电流和电阻)都是通过直流电压为参考进行量值溯源的。因此，如何提高直流电压的计量水平成为提高各级计量技术机构电学计量技术水平最基本任务。

目前，常见的校准装置和校准过程都较为复杂，电压测量范围较小，对直流标准电压源精度要求较高，同时，开关存在泄漏的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供电压校准装置和系统，结构简单、校准过程易实现、电压测量范围较大，且不要求直流标准电压源精度，在能够解决开关泄漏问题的基础上，较准确地对电压进行校准。

第一方面，本发明实施例提供了电压校准装置，包括：第一直流标准电压源、转换开关和分压箱，其中，所述分压箱包括零位端子和比率端子模块；

所述第一直流标准电压源，与所述转换开关相连接，用于提供稳定的第一电压值；

所述转换开关，分别与所述零位端子和所述比率端子模块相连接，用于切换所述比率端子模块中的比率端子，根据所述第一电压值计算所述比率端子与所述零位端子之间的第二电压值，并将所述第二电压值从所述比率端子和所述零位端子输出。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一直流标准电压源的输出高端和所述转换开关的输入高端相连接，所述转换开关的输出高端与所述比率端子模块相连接，所述比率端子模块与所述零位端子相连接，所述零位端子与所述转换开关的输入低端相连接，所述转换开关的输出低端与所述第一直流标准电压源的输入低端相连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述比率端子模块包括不同比率的所述比率端子，所述比率端子按照所述比率的大小依次相连接，其中，所述比率包括1000：1、900：1、800：1、700：1、600：1、500：1、400：1、300：1、200：1、100：1、90：1、80：1、70：1、60：1、50：1、40：1、30：1、20：1、10：1。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述分压箱还用于将所述第一电压值根据所述比率端子对应的比率进行分压，从而得到所述第二电压值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述分压箱还包括分压模块和屏蔽模块，每个所述比率端子和所述零位端子均包括驱动端、屏蔽端和感应端；

相邻所述比率端子的所述驱动端通过所述分压模块相连接，相邻所述比率端子的所述屏蔽端通过屏蔽模块相连接，所述零位端子与所述比率端子模块中所述比率较小的所述比率端子相连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述切换的所述比率端子和所述零位端子，还用于在所述装置工作的情况下，分别将所述驱动端与所述屏蔽端进行短接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述转换开关的输出高端与所述切换的所述比率端子的所述驱动端相连接，所述比率端子的所述驱动端与所述零位端子的驱动端相连接，所述零位端子的所述驱动端与所述转换开关的输入低端相连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述装置还用于分别将所述切换的所述比率端子和所述零位端子的所述感应端与数字多用表相连接，并根据所述第二电压值来校准所述数字多用表。

第二方面，本发明实施例还提供电压校准系统，包括如上所述的电压校准装置，还包括电压型指零仪和第二直流标准电压源；

所述电压校准装置的输出高端经所述电压型指零仪与所述第二直流标准电压源的输入高端相连接，所述第二直流标准电压源的输出低端与所述电压校准装置的输入低端相连接。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电压校准装置包括第一直流标准电压源，所述系统还用于在所述电压型指零仪指零的情况下，通过所述第二直流标准电压源校准所述第一直流标准电压源。

本发明实施例提供了电压校准装置和系统，包括：第一直流标准电压源、转换开关和分压箱，其中，分压箱包括零位端子和比率端子模块；第一直流标准电压源，与转换开关相连接，用于提供稳定的第一电压值；转换开关，分别与零位端子和比率端子模块相连接，用于切换比率端子模块中的比率端子，根据第一电压值计算比率端子与零位端子之间的第二电压值，并将第二电压值从比率端子和零位端子输出，结构简单、校准过程易实现、电压测量范围较大，且不要求直流标准电压源精度，在能够解决开关泄漏问题的基础上，较准确地对电压进行校准。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电压校准装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电压校准装置中端子连接示意图；

图3为本发明实施例提供的电压校准装置外形结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电压校准系统结构示意图。

图标：100-电压校准装置；200-电压型指零仪；300-第二直流标准电压源；10-第一直流标准电压源；20-转换开关；30-分压箱；31-比率端子模块；32-零位端子；310-感应端；320-驱动端；330-屏蔽端；340-分压模块；350-屏蔽模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，常见的校准装置和校准过程都较为复杂，电压测量范围较小，对直流标准电压源精度要求较高，同时，开关存在泄漏的问题。

基于此，本发明实施例提供的一种电压校准装置和系统，结构简单、校准过程易实现、电压测量范围较大，且不要求直流标准电压源精度，在能够解决开关泄漏问题的基础上，较准确地对电压进行校准。

下面通过实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的电压校准装置结构示意图。

参照图1，电压校准装置包括第一直流标准电压源10、转换开关20和分压箱30，其中，分压箱30包括零位端子32和比率端子模块31；

第一直流标准电压源10，与转换开关20相连接，用于提供稳定的第一电压值；

转换开关20，分别与零位端子32和比率端子模块31相连接，用于切换比率端子模块31中的比率端子，根据第一电压值计算比率端子与零位端子32之间的第二电压值，并将第二电压值从比率端子和零位端子32输出。

具体地，本发明实施例提供的电压校准装置，可以任意输出0.1～1000v范围内的直流电压，基于电阻串联式分压的原理，采用固定比率输出，其指标满足目前精度最高的数字多用表及多功能标准源的直流电压的校准和检定工作；

这里，第一直流标准电压源10输出第一电压值，通过转换开关20后被输出给分压箱30特定的通道，第一电压值经过分压箱30分压后得到第二电压值，来校准高精度直流电压标准源或高精度数字多用表；

其中，分压箱30是一种级联式分压器；

进一步的，第一直流标准电压源10的输出高端和转换开关20的输入高端相连接，转换开关20的输出高端与比率端子模块31相连接，比率端子模块31与零位端子32相连接，零位端子32与转换开关20的输入低端相连接，转换开关20的输出低端与第一直流标准电压源10的输入低端相连接。

具体地，通过转换开关20来切换比率端子模块31中不同的比率端子，以输出不同的第二电压值；

此外，转换开关20还能够消除手动接线引起的插线热电势的影响；

由于导体所具有的物理特性，第一直流标准电压源10的输出端通过导线接触到分压箱30的端子时，必然会产生插线热电势。在高精度直流电压的测量领域，插线热电势带来的影响足以影响整个测量系统的准确度。在引入转换开关20后，第一直流标准电压源10和分压箱30的物理连接已经建立完成，只需通过转换开关20来切换到哪个端子，测量输出的第二电压值即可，解决了插线热电势的问题。

进一步的，如图2所示，分压箱30还包括分压模块340和屏蔽模块350，每个比率端子和零位端子32均包括驱动端320、屏蔽端330和感应端310；

相邻比率端子的驱动端320通过分压模块340相连接，相邻比率端子的屏蔽端330通过屏蔽模块350相连接，零位端子32与比率端子模块31中比率较小的比率端子相连接。

这里，零位端子32的驱动端320通过分压模块340与相邻比率端子的驱动端320相连接，零位端子32的屏蔽端330通过屏蔽模块350与相邻比率端子的屏蔽端330相连接；

其中，屏蔽模块350是由单只100g欧姆的实物电阻构成的，由于屏蔽端330电阻极大所以几乎没有分流作用，电流由该驱动端320向着较低的比率端子的驱动端320一级一级传导，直到零位端子32的驱动端320，形成回路；

进一步的，如图3所示，比率端子模块31包括不同比率的比率端子，比率端子按照比率的大小依次相连接，其中，比率包括1000:1、900:1、800:1、700:1、600:1、500:1、400:1、300:1、200:1、100:1、90:1、80:1、70:1、60:1、50:1、40:1、30:1、20:1、10:1。

这里，比率端子按照大小从左至右排列，零位端子32设置在最右侧，与比率为10:1的比率端子相连接；

进一步的，分压箱还用于将第一电压值根据比率端子对应的比率进行分压，从而得到第二电压值。

其中，相应数值的比率设置提供了高达19种连接方式，第一直流标准电压源10输出的第一电压值通过转换开关20可以任意切换上述19种接线方式，从而得到不同的第二电压值，在第一直流标准电压源10输出第一电压固定时，丰富了分压后的输出第二电压结果；

此外，l9种固定比率的第二电压值的输出，第一电压值可输入looov的电压，可覆盖2ov～looov与lov的整数比，其泄漏问题较易解决，校准较易实现，

这里，本发明实施例提供的电压校准装置带有20组端子，其中，包括19组比率端子和1组零位端子32；

具体地，每组有3个接线端子，即感应端310、驱动端320和屏蔽端330，电压校准装置共60个接线端子的一体机，能够满足日常高精度数字多用表及高精度直流电压标准源的检定校准工作；

其中，比率为1000:1的比率端子的驱动端320到比率为100:1的比率端子的驱动端320之间，分别由9个相同的分压模块340直接连接。每个分压模块340都由一只100k欧姆的实物电阻构成。比率为100:1的比率端子的驱动端320到零位端子32的驱动端320之间，由10个相同的分压模块340直接连接。每个分压模块340都由一只10k欧姆的电阻构成，具体可参见图2；

进一步的，切换的比率端子和零位端子32，还用于在装置工作的情况下，分别将驱动端320与屏蔽端330进行短接。

具体地，在不工作时，屏蔽端330和驱动端320是物理隔绝的。一旦工作，第一直流标准电压源10输出高端会连接到某个端子的驱动端320，此时每组内的驱动端320和屏蔽端330在使用时需通过外部短路的方式(通过铜线)将其短接；

进一步的，转换开关20的输出高端与切换的比率端子的驱动端320相连接，比率端子的驱动端320与零位端子32的驱动端320相连接，零位端子32的驱动端320与转换开关20的输入低端相连接。

这里，第一直流标准电压源10的输出低端通过转换开关20与分压箱30的零位端子32中的驱动端320相连，第一直流标准电压源10的输出高端通过转换开关20的切换可以与比率端子模块31中19个比率端子的驱动端320相连接；

其中，比率端子的感应端310是电压校准装置的输出高端，零位端子32中的感应端310是电压校准装置的输出低端；

例如，当第一直流电压源输出第一电压值8v时,通过转换开关20切换到比率为800:1的比率端子，此时，若用数字多用表测量该端子的感应端310与零位端子32感应端310之间的第二电压值为0.8v；若测量比率为80:1的比率端子22的感应端310与零位端子32是感应端310的第二电压值应为0.08v,若测量比率为10:1的比率端子的感应端310与零位端子32的感应端310的第二电压值应为0.01v。这种输出方式通过分压箱30，实现了对第一直流标准电压源10的分压，通过特定的比率可以输出相应比值的第二电压值。

这里，第一直流标准电压源10量程为330mv-1000v，若由第一直流标准电压源10直接输出，有些量程不确定度很大，而通过这种方式规避了不确定度大的量程，可以用特定量程输出，而分压箱30带来的不确定度影响很小，从而数字多用表端得到是经过分压的更小的校准电压。

本发明实施例提供了电压校准装置，包括：第一直流标准电压源、转换开关和分压箱，其中，分压箱包括零位端子和比率端子模块；第一直流标准电压源，与转换开关相连接，用于提供稳定的第一电压值；转换开关，分别与零位端子和比率端子模块相连接，用于切换比率端子模块中的比率端子，根据第一电压值计算比率端子与零位端子之间的第二电压值，并将第二电压值从比率端子和零位端子输出，结构简单、校准过程易实现、电压测量范围较大，且不要求直流标准电压源精度，在能够解决开关泄漏问题的基础上，较准确地对电压进行校准。

本发明实施例还提供了电压校准系统，可对第一直流标准电压源10进行校准，以使本发明实施例提供的校准电压装置对第一直流标准电压源10的准确度没有特殊要求，只要第一直流标准电压源10能够具有3×lo^－6稳定性(24小时内，±1℃的温度变化)，解决了用准确度不高的第一直流标准电压源10进行数字多用表或标准电压源的校准难题。

进一步的，如图4所示，电压校准系统包括如上所述的电压校准装置100，还包括电压型指零仪200和第二直流标准电压源300；

电压校准装置100的输出高端经电压型指零仪200与第二直流标准电压源300的输入高端相连接，第二直流标准电压源300的输出低端与电压校准装置100的输入低端相连接。

进一步的，电压校准装置100包括第一直流标准电压源，系统还用于在电压型指零仪200指零的情况下，通过第二直流标准电压源300校准第一直流标准电压源。

一般校准实验室都具有直流电压标准10v和1.0186v。将第一直流标准电压源输出第一电压值1000v,将转换开关切换到比率为1000:1的比率端子，通常选取比率为10:1的比率端子的感应端与零位端子的感应端之间的第二电压值进行测量，上述两端子间电压理论值为10v。通过调节第一直流标准电压源输出的第二电压值，以达到校准电压源的目的。例如通过调节第一直流标准电压源到1003.423v时，使得电压型指零仪指零，那么第一直流标准电压源设定为1003.423v时的实际校准电压为1000v。

这里，通过替换第一直流标准电压源，配合第二直流标准电压源300，电压校准系统可以是实现对任一直流标准电压源的校准；

本发明实施例提供的电压校准系统，与上述实施例提供的电压校准装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。