本帖最后由 天使的魔翼 于 2025-8-14 11:22 编辑
哈蒙电阻的高阻扩展
当进入100k级的高阻领域后,量级不大于0.1欧的接触电阻和内部引线电阻只占不到1ppm,尤其是1MΩ以上,接触电阻等就可以忽略了,这样就不必采用补偿网络,更无需采用哈蒙节点,使得设计和制作大大简化。但另一方面,漏电阻的影响变得突出起来,因为例如貌似强大的1TΩ的漏电阻,对于1MΩ也有1ppm的影响,就更别说10M、100M以及阻值更大的哈蒙了。因此必须同时采取两个保护措施:
1、任何需要绝缘的部分,必须采用高绝缘的材料,例如特富龙,绝缘可以做到10的15次方以上
2、任何被绝缘材料隔离的两个导体,电位差不得超过规定数值(例如10mV,或者例如为有用电压的万分之一)
前者好解释,后者就是要采用等电位屏蔽,由于 漏电流=压差/绝缘电阻,一方面让泄露途径的电位差非常小,再加上良好的绝缘,就有了双重的作用,漏电才可以忽略。 另外,绝缘部分避免用手触及,汗渍会导电、有酸性,能吸收空气中的水分,时间长了可以让细菌繁殖,危害很大。
Ohm-Labs,买了L&N和JRL等后,也生产自己的Hamon,以下是一款高阻的,范围1M到1T,每一个接点是类似同轴缆,外套金属是等电位屏蔽:
这种哈蒙串联接法很好办,两头插入接头就可以。但并联接法时,需要一个特殊装置,A commutator cable assembly,即换向器电缆组合,大概是两个条形的多插头盖子,里面相接。这个哈蒙缺点就在于外连接复杂,使用不便。
同样,以下的SR1050,是10M的,利用开关的方法,不仅可以取得1M和100M,而且可以灵活组成各种中间阻值。
内部构造独特
后来,高联出了GL1050,还沿用了此设计:
性能与指标还维持在应有的水平:
还有更方便的,例如General Resistance的104T、105T、106T,只用三个接线柱,完全利用开关转换,达到输出全并联、全串联、任意一个单个电阻、部分串联电阻的目的。当然,这种Hamon构造复杂一些,也容易出机械故障,我有三个,都在机械上出过毛病被我修理过。
内部图,用了两个开关,其中一个串并联开关只在一个特殊位置被联动
每一只1M电阻,是用三个电阻串联得到的,其中500k和499.96k为固定,另一个小的来调节
INRIM(意大利国家计量研究院)制作了一款100M高阻哈蒙:
用的是加当的USG电阻:
然后把等电位屏蔽接到这里
做成的Hamon内部
以下是另一侧,电动机驱动的电路板,可以和电阻的尖端吻合,达到并联时接合、串联时完全隔绝的目的
内部原理,包括主电阻、等电位屏蔽电阻、负温度系数热敏电阻传感器
这个哈蒙的优势在于完全屏蔽,但内部采用了电动机驱动比较复杂(用电阻本身做电接点似乎可靠性、机械稳定性一般,制作的时候需要精心调整位置),另外也只能用于串联和并联两种模式。应用实例:
阻值最高的哈蒙,大概就是这个10T的了,来源于D. G. Jarrett的“A 10TΩ PER STEP HAMON TRANSFER STANDARD”
这是2002年的文章了,特别之处是主10T电阻采用PMO(稀土氧化物)材料(事实上现在大多数的高阻都是用PMO,具体说是三氧化二钌),尤其是每个主电阻均单独密封(金封),而且这个金封很特别,中间部分有个绝缘环,把两边的金属体一分为二,兼做等电位屏蔽:
挑战一个来源与电压系数但PMO似乎解决的很好。再一个就是等电位屏蔽电阻必须跟踪主电阻的变化,否则不仅不能保护反而起相反的作用。最后就是微弱的测量电流导致时间常数太大。
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