用密封高精度电阻提高Batemika UT-ONE测温仪的长期稳定性

背景：Valentin Batagelj是Batemika的经理和首席工程师． Batemika专攻测温法和温度计量。主要为校准和研发实验室生产高精度设备和测量软件。其主要产品线是UT－ONE的测温仪系列，精度高至几千分之一摄氏度。

产品关键词：

VHP101T 超高精度密封箔电阻

SMR3DZ 超高精度Z箔模塑贴片电阻

面临的挑战

铂电阻测温仪的精准温度测量需要极精确的阻值测量设备。为了达到0．001°C的精度，0°C时的工业标准Pt－100探头需要在阻值上达到4ppm的精度。随着现代24位sigma－delta模数转换器的出现，此精度的实现变得简单了，而如今主要的挑战是保证短期和长期的漂移。

解决方案

Batemika早前开始了读数总精度目标在0．01°C以下的UT－ONE系列温度计的开发。第一代UT－ONE设备可以实现预计的有效分辨率和短期漂移，但困于无法实现预期的长期漂移参数。

图1：Batemika UT－ONE B03A 3通道测温仪

UT－ONE温度计读数的测量电路是基于4线比率式配置的24位sigma－delta模数转换器。

图2：测温仪的简化测量电路

该配置的优点就是电流源的精度和低频噪音不会影响测量结果。长期漂移只由参考电阻和可编程放大器决定，但同时这两者造成的漂移又无法区分开来。在早期的设计中，参考电阻为SMR3DZ箔电阻，其负载寿命为 50ppm（70°C，2000小时额定功率下）。

客户预计电阻的稳定性大概在10到20ppm每年。图3所示的长期漂移结果印证了之前的预测。长期漂移有一个一年的周期性变化，可能与季节造成的湿度变化有关。漂移没有一个特定的趋势，也不会随着年份而积累。

图3：100Ω SMR3DZ电阻下UT－ONE测温仪的长期阻值漂移

VPG箔电阻现场设计工程师收到以上长期漂移结果，建议客户将SMR3DZ模塑贴片箔电阻替换为VHP101T密封箔电阻来提高长期稳定性。最后，客户拿了一份VHP101T 100Ω的电阻样品作为评估。

该电阻被安装在一个小金属盒内，为电阻提供了良好的机械和电气保护，将它和测温仪组合起来作为检测标准。

图4所示的结果显示了该样品的长期温漂小于1ppm每年。

图4：100Ω VHP101T下的长期阻值漂移

被VHP101T的性能所惊艳，Batemika打算替换UT－ONE内的一个部件中的参考电阻为VHP101T。超过客户预期的是，如图5所示的长期漂移结果有了巨大的改进。图3和图5相同比例尺的坐标让我们清楚地看到了对比。长期漂移从大于20ppm每年减少到了小于5ppm每年。VHP101T电阻也带来了更好的短期稳定性和更低的初始漂移，这就为客户的质量控制工艺带来了更多的信心。Batemika现在只用VHP101T电阻作为测温仪中的参考电阻，甚至翻新了一众已有的零件。

图5：100Ω VHP101T下UT－ONE测温仪的长期阻值漂移

这个基于VPG箔电阻现场设计工程师的建议？——产品的内部参考电阻换成了威世箔电阻VHP101T密封金属箔电阻，极大地提高了整个设备的长期稳定性并对测量结果有了大程度的改进，再次向客户证明了箔电阻出色的长期稳定性。