大量程双源高阻电桥6600A

6600A是世界第一台商用的双源高阻电桥。模块化的6600A是基于多数国家级计量实验室的首选及推荐的高阻测量方法而设计和研制的双源高阻电桥。其设计和研制是为了给国家级和其他高等级计量校准实验室以及高阻测量的实验室提供全自动的高阻测量系统，其技术是基于多数国家级计量实验室所选择和推荐的双源电桥原理。

6600A的特点以及用户的获益

利用6600A，加上选件可以覆盖从100 kΩ至100 PΩ的电阻量程，其电压最高可达5000 V。配合恒温的标准电阻4310HR，或标准的计量实验室的配置9300A空气恒温箱以及高阻值标准电阻9331G，就可以建立完整的高等级高精度的高阻标准。

直接和隔离电阻测量模式

直接和隔离测量模式，（图1）中的R1，是用高阻计的方法，而不需要连接参考电阻，此时R = E1/I1。这种方法简单方便，常用来测量电阻的额定值，稳定时间以及泄漏电阻等用途。这种方法的不足是不确定度水平比较有限，不能完全满足国家级或者高等级计量实验室对不确定度的需求。

电桥模式

所谓电桥模式就是被测量的电阻(UUT) 实时的和参考电阻进行比较，电压源的比值等于电阻的比值(E1/E2 = R1/R2)。这是高阻测量中准确度极高，可靠性极好的测量方法。

6600A的结构是用两个低阻抗数字可编程的电压源，替代惠斯通电桥的两个电阻桥臂。

这也就是被多国国家计量院所认可的双源法。所以6600A是真电桥的测试方法，将已知的参考电阻和未知的被测电阻在1:1，10:1，100:1甚至1000:1进行对比测量，而在任何电压下在1:1或10:1可以获得最佳的不确定度。使用这种方法，对于超过100MΩ的电阻，任何计量实验室都可以通过6600A达到原来国家级计量单位所达到的不确定度水平。

图1 6600A测量原理图

电压源

6600A的电压源提供1:1，10:1，100:1以及1000:1的量程，并且也可以是在此范围中的任意比例，电压的设定通过前面板就可以方便完成。6600A是世界唯一商用的可以在1V和1000V之间任意调节电压的真高阻电桥。整个6600A是封装在一个电磁屏蔽的机壳内，尽可能减少受空气流动的外界环境影响，减小工作区域人员移动引起的静电干扰。

6600A的校准

通过校准6600A的内部电压源和静电计就可以完成对6600A的校准。在6600A的软件中有一个诊断菜单，可以用来对整个系统进行全面的诊断。内置的校准流程可以控制外部经过校准的高精度数字表3458A DMM来对电压源注意校准。电压源的测量数值自动存入源数据表源1和源2作为额定值的偏差量。（图2） 是源1的校准数据示例。测量时这些偏离值(Delta)可以增加到所选择的电压里。为了获得更好的不确定度，也可以使用MI公司的8000B系统来校准电压源。

图2 电压源校准实例

静电计的校准是使用经过校准的电压源和电阻来确定静电计的绝对电流值。（图3）是静电计校准的实例。当6600A工作在电桥模式时，静电计的实际不确定度会大大减小，因为静电计工作在一个非常小的量程范围，从而B类的不确定度几乎为零，只需要考虑A类不确定度。在直接测量模式下，不确定度是A类和B类的组合。

图3 静电计的校准示例

泄漏路径

在6600A中，电阻测量是基于机壳地，所以高端至机壳泄漏电阻的路径实际上是和电压源A并行的，因此不会产生任何测量误差。端子泄漏电阻在电阻的低端实际是和检测器并行的，而这个产生泄漏的驱动电压非常小。

连接和热电势

电阻连接至R1和R2，哪一个都可以被指定为参考电阻。在测量中会使用换向的方法来排除热电势的影响，以及连接导线电容的影响和电阻时间常数的稳定。

软件

通过软件可以方便的设置6600A测量的内容以及参数。功能还包括电阻保护，稳定时间来验证电阻的时间常数，测量的次数、统计、电压、温度系数以及曲线图形等。编程菜单可以建立并组合多个测量的任务，例如标准与标准之间，标准和被测之间以及被测与被测之间的比较。 可选的参数包括延迟测量的时间(等待时间)，换向速率，测量次数，统计数，施加的电压，使用的标准，电流阈值以及标准电阻的不确定度。测量过程中，所有测量参数，包括统计数据都会显示出来。

测量分析

6600A的测量都可以用软件进行分析。在测量的屏幕，测量数据包括比率、测量绝对值和曲线。电压和功率曲线可以观察或者在测量完成后查看电流测量的趋势。使用测量数据可以导出到有宏功能的Excel模板中。进一步的分析可以排除那些突发的异常值。

电阻数据可以基于序列号存储至历史文件，每次测量时可以更新。历史文件菜单可以调出，绘制图形，包括每次测量的偏差值。也可以显示基于线性、对数或多项式的波形。回归分析可以用来确定一段时间预计的数值。Y轴也是可以缩放以调整图形的大小。

电压扩展

通过选件66001可以将E1电压扩展至5 kV来用于直接测量。该功能主要用来校准高压标准电阻来验证高压绝缘性，或绝缘击穿测试仪或表面电阻和体积电阻的测量。

相关的选件配件

可以和6600A配套使用的选件有扫描开关系列，例如10通道的4610A和20通道的4620A同轴扫描开关，他们是专门为高阻测量设计制造的扫描开关，其专利的同轴设计使其泄漏非常的小，可以测量直至1 TΩ的电阻而不会增加任何的不确定度。隔离性能极其优异的N型连接分别连接在后面板的高低端。还可以另外选择其他的高阻连接类型，例如BPO和Triax。

MI公司的9331G系列基准级参考电阻是很多计量实验室的首选，阻值包括100 MΩ至100 TΩ的多个固定阻值，或者用户自己定义的值。其稳定性，提供的α和β温度系数，使其易于运输并且并在18°C至28°C很宽的温度范围高工作。这些标准电阻无需放在油槽或者恒温空气箱中使用就可以达到其指标。如果放在空气箱，例如MI的9300A中则可以进一步提升其性能。MI的9300A是为计量实验室特制，性能优异的恒温空气箱，其使用非常方便，连接电阻简单，易于使用的存放标准电阻。特点包括极低的噪声，温度设置范围大（用于测量温度系数以及进行温度系数的实验），箱体全面屏蔽制造并且可以用GPIB控制，并通过软件实验自动的计算。

技术指标1

1指标为99%置信度，指标不包括稳定时间，被测电阻的介质系数，电压系数等。

2施加电压，由于环境条件不同，在施加电压范围之内（未必是最小电压），可以达到指标要求。

3年不确定度相对于使用的校准标准。

4比例不确定度不包括参考电阻的不确定度（此为8000B的校准结果）。

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