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一、?什么是電阻功率系數(shù)

電阻功率系數(shù)(Power Coefficient of Resistance，PCR)：電阻每改變單位功率時(shí)，阻值的相對(duì)變化量。功率系數(shù)和溫度系數(shù)(Temperature Coefficient of Resistance，TCR）均反應(yīng)了溫度對(duì)電阻阻值的影響，不同的是，功率系數(shù)為電阻施加功率后，由于自熱引起的阻值相對(duì)變化，而溫度系數(shù)為環(huán)境溫度

通過(guò)熱傳導(dǎo)引起阻值漂移的變化率。?

二、?功率系數(shù)對(duì)同軸分流器工作有什么影響

同軸分流器由于其優(yōu)異的交直流差和相位移性能，使其廣泛應(yīng)用于計(jì)量實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)寬頻電流源，包括帶功率功能的設(shè)備如F廠商的61系列。但在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)量人員經(jīng)常會(huì)遇到以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）校準(zhǔn)時(shí)需往同軸分流器加載電流并達(dá)到熱平衡后才可開(kāi)始測(cè)量，而單次測(cè)量的典型熱平衡時(shí)間在10分鐘左右，通常的寬頻功率源具有多個(gè)電流量程，因此完成整個(gè)設(shè)備的校準(zhǔn)是一件非常費(fèi)時(shí)的工作。

2）同一個(gè)分流器在加載不同電流時(shí)，由于發(fā)熱量不一致，導(dǎo)致阻值發(fā)生變化，會(huì)引入由功率系數(shù)導(dǎo)致的不確定度分量。對(duì)于精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合，需要更換不同規(guī)格的分流器且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，會(huì)導(dǎo)致校準(zhǔn)效率進(jìn)一步下降。

三、?超低功率系數(shù)的同軸分流器對(duì)校準(zhǔn)的優(yōu)化

天恒測(cè)控深度分析同軸分流器使用中存在的上述問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu)、選取超低溫度系數(shù)的電阻元件、增加電阻數(shù)量等手段，研制了具有超低功率系數(shù)的TH0420參考級(jí)同軸分流器，并與原有的TH0400同軸分流器（與國(guó)際一線產(chǎn)品全面對(duì)標(biāo)）進(jìn)行了比對(duì)測(cè)試：在二種分流器上分別施加100A的標(biāo)稱直流電流，測(cè)量二者阻值隨時(shí)間的變化，并繪制了同軸分流器阻值時(shí)漂曲線。如圖1所示：

圖1? 典型同軸分流器施加電流后的阻值時(shí)漂曲線

1）初步結(jié)論

TH0420在1min時(shí)其電阻相對(duì)變化值優(yōu)于5ppm，達(dá)到熱平衡后的電阻相對(duì)變化也僅為8ppm，是TH0400的1/7。

TH0420測(cè)量建立時(shí)間僅需4min，而TH0400需至少11min。由此可見(jiàn)：功率系數(shù)越低的同軸分流器，測(cè)量建立時(shí)間（熱平衡時(shí)間）越短，性能越優(yōu)。

2）理論分析

功率系數(shù)越低，額外引入的測(cè)量不確定度越小，測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確。實(shí)際工作中，電阻因自熱將引起阻值變化，并引入額外的測(cè)量不確定度δP，計(jì)算如下式所示：

注：Im為工作電流，In為標(biāo)稱電流

以標(biāo)稱電流In均為100 A的TH0400和TH0420為例，分別計(jì)算工作電流Im為90 A和60A時(shí)額外引入的測(cè)量不確定度δP，結(jié)果如表1所示：

表1? 典型同軸分流器在不同工作電流下引入的測(cè)量不確定度δP

由表可知：1）工作電流Im越大，產(chǎn)生的自熱量越大，δP越大；2）功率系數(shù)越低，δP越小，對(duì)測(cè)量結(jié)果干擾越小。實(shí)際工作中，應(yīng)盡量選取低功率系數(shù)的同軸分流器。

四、?天恒TH0420參考級(jí)同軸分流器