CN1303488C - 热管恒温高精度采样电阻器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热管恒温高精度采样电阻器，由控温绕组、热敏元件、电阻线、热管基体及支承架组成，热管基体安装在支承架上，控温绕组设在热管基体一端，热敏元件安装在热管基体上，电阻线绕制在热管基体上并涂有导热硅脂，热管基体上设有散热器。本发明采用热管基体绕制电阻线，并在热管基体上设有控温绕组和散热器，利用热管散热，稳定度好，能达到要求指标。

Description

热管恒温高精度采样电阻器

(一)技术领域

本发明涉及一种采样电阻器。

(二)背景技术

电子束曝光机镜筒光路***透镜电源稳定度的高低，对电子束光路***束点的稳定性和再现性，起着重要的作用。透镜电源本身的稳定度要求在1×10^-5以上，其采样电阻器的精度就要求达到1×10^-6数量级，这样高精度的采样电阻器，亦可用于其它高稳定度电源，如大型电子扫描显微镜等。通过这种采样电阻的工作电流一般在0.5-1A之间，并可适当调整，电阻器要求24小时或更长时间的连续使用，而且本身的稳定度不大于3×10^-6V的数量级，要达到这样的指标是很困难的。

现在对于透镜电源采样电阻器的处理方法有以下几种：(1)用变压器油散热，油箱恒温；(2)电阻基体采用螺旋管式，螺旋管中通自来水冷却散热，然后再侵入油箱里恒温处理；(3)采用风冷等，这些采用媒质散热的控温方法，都有着共同的弱点：结构复杂，体积大，使用不方便。从已达到的效果来看，指标水平只能达到1×10^-3～10^-4，不很理想。

(三)发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种稳定度好，精度高，能达到要求指标的热管恒温高精度采样电阻器。

本发明采用以下解决方案：

热管恒温高精度采样电阻器由控温绕组、热敏元件、电阻线、热管基体及支承架组成，热管基体安装在支承架上，控温绕组设在热管基体一端，热敏元件安装在热管基体上，电阻线绕制在热管基体上并涂有导热硅脂，热管基体上设有散热器。

电阻线为锰铜类合金材料。

热管基体由铝合金轴向槽道型管加工制成。

本发明采用热管基体绕制电阻线，并在热管基体上设有控温绕组和散热器，利用热管散热，稳定度好，精度高，能达到要求指标。

(四)附图说明

图1是本发明高精度采样电阻器的结构示意图。

图2是电阻线材料的温度曲线图。

图中：1、控温绕组，2、热敏元件，3、导热硅脂，4、电阻线，5、热管基体，6、支承架，7、散热器

(五)具体实施方式

图1给出了本发明高精度采样电阻器的结构示意图。本发明由控温绕组1、热敏元件2、电阻线4、热管基体5及支承架6组成，热管基体5安装在支承架6上，控温绕组1设在热管基体5一端，热敏元件2安装在热管基体5上，电阻线4绕制在热管基体5上并涂有一层导热硅脂3，热管基体5上设有散热器7。

本发明采用的电阻线材料为锰铜类合金材料，各电阻线材料的温度曲线如图2所示。在任意温度下，电阻阻值的计算通常可表示为：

R_t＝R₀〔1+α₂₀(t-t₀)+β₂₀(t-t₀)²〕

从锰铜材料的温度曲线可分析出，当标准锰铜在0～100℃的温度范围里，可看成为一段较平缓的线段，如果能控制其温度的变化，从0℃和100℃这两点向内移动选择，将温度变化的趋向，选在某一温度区间，相对的在这一小段区间的温度曲线可看成为一点，定为温度的最佳选择点，这样ΔR/R(％)的数值变化将会很小，也可看成大致不变，但在这点它适应温度变化的范围相对来看就较宽，如能控制住温度的最佳点，就达到设想的要求，这样电阻的阻值也就能相对的稳定在某一数值，使之变化极小，具有较高的稳定性和精度。

本发明用以下步骤制作：

(1)计算电阻器阻值：电阻器采用线绕式的方法，阻值的计算：

$R=\mathrm{\ρ}\frac{L}{S}=\mathrm{\ρ}\frac{1}{\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2}$

其中：ρ为电阻率，L为电阻线长度，S为电阻线截面积。

电阻器为单层绕组的形式，每匝电阻线的

长度为 $L_{\mathrm{\Λ}}=\frac{\mathrm{\π}(D+d)}{\cos \mathrm{\α}}$

总阻值的计算： 其中：n为电阻线匝数，D为绕组外径，d为电阻线线径。

(2)电阻线4的绕制：电阻器的基体是热管，热管5由铝合金轴向槽道型管加工制成，外径为ф20mm，长为360mm，水平放置，组成径向热管散热。电阻线的绕制结构，采用了两股直径为ф0.5mm，温度系数为+2×10^-6/℃的零级锰铜丝，用四端出线的方法，均匀的绕在热管外壁上。在绕制过程中，由于电阻丝一般比较细，拉力要适中，否则容易被拉长，产生不均匀的塑性变形和弹性变形，并在电阻线中保持着拉应力。在电阻器今后长期使用过程中会影响阻值的稳定性。另外，为了减小电阻器的时间常数以及分布电感和分布电容，在绕制过程中也要采取一定的措施，如采用双线并绕法，以减小相应的干扰。

(3)电阻线处理：电阻线绕好后，必须进行热老化处理，消除其应力及其他的不稳定的因素，使阻值达到稳定。为了增加电阻丝与热管基体的接触面，减小接触电阻，应在电阻丝绕制过程及时涂上一层导热硅脂3，做为填料。导热硅脂3可用真空硅脂与氧化锌粉末配制而成，每度(℃)温降可传导的热流量为2000大卡/米²。

电阻器本身的接触电阻，对电阻器的稳定性、温度系数、非线性以及电流噪声有很大的影响，为了减少电阻器自身的接触电阻，对电阻器的引出线部分，采取了四端出线接法，出线头直接焊在经过镀银处理的焊片上，为了减少焊接不良带来的接触电阻，可采用了特种焊剂焊接。

本发明是处于低温范围工作的，对电阻器的热管基体，可适用于210-340°K的温度范围，根据热管的特性和电阻器本身热量的计算，可采取电子控温的方式，可设计电子反馈自动控温热管，做为高稳定性电阻器的基体。

Claims (3)

1.一种热管恒温高精度采样电阻器，由控温绕组、热敏元件、电阻线、热管基体及支承架组成，其特征在于：热管基体安装在支承架上，控温绕组设在热管基体一端，热敏元件安装在热管基体上，电阻线绕制在热管基体上并涂有导热硅脂，热管基体上设有散热器。

2.根据权利要求1所述的热管恒温高精度采样电阻器，其特征在于：所述电阻线为锰铜类合金材料。

3.根据权利要求1所述的热管恒温高精度采样电阻器，其特征在于：所述热管基体由铝合金轴向槽道型管加工制成。

Images