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數(shù)字萬用表的正確選購
作者：江蘇消防檢測設(shè)備 來源：http://yghthg.com/發(fā)布時(shí)間：2020-08-16 06:40:14
從資料上看, 數(shù)字多用表 (DMM) 的模式有幾百種之多。為了挑選出合用的 DMM 是一件很傷腦筋的事。問題是如何找到價(jià)錢適當(dāng)而性能符合需要的 DMM。在選擇之前, 先要確定需要測量的量值是什么。
你做精密的計(jì)量工作嗎 ? 真的是用到第 7 位或 第 8 位數(shù)字進(jìn)行測量嗎 ? 如果是, 就應(yīng)選購高準(zhǔn)確度的臺面式 DMM, 因?yàn)樗姆€(wěn)定性很好。如要用在定制系統(tǒng)中可選擇 6 1/2位的能與 PXI和 VXI 兼容的 DMM 。
一般說來, 有許多 DMM 的準(zhǔn)確度和分辨率都很高, 但是要求測量的結(jié)果并不一定要有這么高的準(zhǔn)確度和分辨率。雖然分辨率是 DMM 設(shè)計(jì)上的精確性能, 但是實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的測量畢竟有賴于測量技術(shù)的優(yōu)劣。例如用 8 1/2位 DMM 做測量, 必須十分小心謹(jǐn)慎和有經(jīng)驗(yàn), 否則光有高檔 DMM 不一定能測量出好的結(jié)果來。
另一方面 , 有許多低檔 DMM 也可能是恰當(dāng)?shù)倪x擇對象。如果只要求測量準(zhǔn)確度是 5%, 測量功能又不多，那就選購低檔的 DMM 。 DMM 都能測的基本量： 交、直流電壓、電流和電阻。
有些人的測量需求處在以上兩種極端情況之間。選購什么樣的 DMM 就難以下定決心。因?yàn)樗麄円笥休^高的測量準(zhǔn)確度和分辨率, 又要價(jià)錢便宜。 若要做出最好的選擇, 建議他們仔細(xì)閱讀說明書和有關(guān)腳注資料。
閱讀小體字腳注
有多種高準(zhǔn)確度的臺面式 DMM 和低檔手持式 DMM 。但是各種 DMM 的技術(shù)指標(biāo)表達(dá)式缺乏一致性。例如直流電壓的準(zhǔn)確度有的表示為讀數(shù)的 % 再加上量程的 % 。有的表示為讀數(shù)的 % 加上幾多個(gè)計(jì)數(shù), 還有的表表示為讀數(shù)的 % 再加幾伏特。對于一種特定的 DMM 來說 , 如果知道了它的滿度值對應(yīng)多少個(gè)計(jì)數(shù), 就能把一種表達(dá)式換算成另一種表達(dá)式。以上三種表達(dá)式都經(jīng)常見到。
但是在什么樣的測試條件下所說的準(zhǔn)確度才能實(shí)現(xiàn)呢? 從說明書中可以看到, 規(guī)定測試條件為： 準(zhǔn)確度在 DMM 計(jì)量校準(zhǔn)后一年之內(nèi)有效, 而且環(huán)境溫度是 23 ℃土 5 ℃。其它尚有 90 天的準(zhǔn)確度和 24 小時(shí)準(zhǔn)確度的時(shí)間限制。 DMM 的準(zhǔn)確度各種各樣, 無法直接進(jìn)行比較, 除非是都在同樣的有效時(shí)間段內(nèi)來比較。另外, 在加電后預(yù)熱一定時(shí)間后才能達(dá)到準(zhǔn)確度要求。
有些 DMM 內(nèi)有一個(gè)集成的參考標(biāo)準(zhǔn)源, 有自校準(zhǔn)能力, 就是說這種 DMM 即使處在 23 ℃土 5 ℃ 環(huán)境之外使用也能保證它的測量準(zhǔn)確度。例如 National 儀器公司的 PXI-4070 型 DMM, 即使處在 0 ℃ -50 ℃環(huán)境中, 經(jīng)過自校準(zhǔn)后也能保證它的測量準(zhǔn)確度。如果一臺 DMM 在校準(zhǔn)溫度范圍以外使用, 而未經(jīng)校準(zhǔn), 其測量準(zhǔn)確度指標(biāo)必定會降低。例如若考慮到它的溫度系數(shù)： ± ( 讀數(shù)的 5ppm+ 量程的 1ppm) /0C , 它在 50 ℃而不是在 28 ℃ (50 ℃是 23 ℃± 5 ℃的上限 ) 進(jìn)行測量要有附加的誤差 : ± ( 讀數(shù)的 11Oppm+ 量程的 22ppm ) 。對于某些 DMM 來說, 附加的誤差可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它在說明書上規(guī)定的準(zhǔn)確度。
說明中的小字體腳注就是對規(guī)定準(zhǔn)確度限定條件的補(bǔ)充。但是給出 6 個(gè)甚至 10 個(gè)或 12 個(gè)腳注還是不足以說清問題。例如測量交流電壓和電流時(shí), 其頻率也會影響測量結(jié)果。一個(gè)廠家把頻率以一種方式分段給出它的影響量, 而另一個(gè)廠家又以另一種方式給頻率分段。 例如一家把 60Hz( 或 50Hz) 包括在 10Hz—3kHz 段內(nèi), 而另一家又把它包括在 45Hz—50OHz 頻段內(nèi), 它們都用許多個(gè)腳注來說明其全部想告訴用戶的內(nèi)容。
波峰系數(shù)也存在同樣的問題。波峰系數(shù)定義為峰值除以它的有效值。一般說來, 波峰系數(shù)大的信號只是偶而與它的平均值偏差較大。放峰系數(shù)大對應(yīng)著的測量誤差也較大。一個(gè)腳注限定一個(gè)交流信號的準(zhǔn)確度指標(biāo), 還必須限制被測信號的波峰系數(shù)在可以允許的范圍之內(nèi), 才能保證測量的準(zhǔn)確度。
除信號形狀對測量結(jié)果有影響外, 信號的大小和頻率也必須限制在某一定范圍之內(nèi)才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。否則 DMM 的輸入電路會被損壞。例如 Fluke 的 170 系列中的 DMM, 限制輸入信號的電壓與它頻率的乘積 V -Hz 要小于 1 × 10↑7 。有許多 DMM 都有 1000Vac 量程, 允許信號頻率是 在 10 kHz 以下。
測量的讀數(shù)率與分辨率有直接的聯(lián)系。例如 Signametrics SMX2044 是一種 6 1/2 位的 DMM 。在如此分辨率上對應(yīng)的讀數(shù)率是 30 個(gè)讀數(shù)/每秒。若要增加讀數(shù)率就必須降低分辨率 （ 即減少位數(shù) ) 。例如任選一種 DMM, 它的讀數(shù)率是 1000 個(gè)讀數(shù) / 每秒 , 它的分辨率是 4 1/2 位。類似制約關(guān)系也適用于其它廠家的高分辨率 DMM 。在腳注里說明了讀數(shù)率和分辨率之間的制約關(guān)系。
許多 DMM 有不同的滿度量程, 難以相互比較 , 例如有兩個(gè)不同的 DMM, 都有電壓量程, 旁邊都有乘 10 因數(shù) , 但是一個(gè) DMM 的起始量程是 4V, 另一個(gè)起始量程是 1V 。如用它們都測量 1OV 。一個(gè)用 1V × 1O = 1OV 來測, 另一個(gè)則需用 4V X 1O = 40V 來測。前者正好是用滿量程測10V, 后者則用 40V 量測 10V,1OV 只是 4OV 滿 度值 25% 。由于兩個(gè) DMM 之間存在 4 個(gè)因數(shù) , 它們的滿度分辨率就不一樣了。但是在做 10V 測量時(shí)用的是它們的實(shí)際分辨率。這就是說, 在 4OV 表的最低位上存在令人討厭的噪聲比用 1OV 表測 1OV 時(shí)的噪聲大 4 倍。
對低價(jià) DMM, 總的準(zhǔn)確度沒有限定條件。就此事詢問過有關(guān)的廠家代表, 他們說, 測量儀器的準(zhǔn)確度與使用技巧有很大關(guān)系, 他們建議 DMM 應(yīng)當(dāng)每年校準(zhǔn)一次。這雖是含糊其辭的回答, 但用其建議的方式校準(zhǔn) DMM 增強(qiáng)了使用者對測量準(zhǔn)確度的信心。
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你做精密的計(jì)量工作嗎 ? 真的是用到第 7 位或 第 8 位數(shù)字進(jìn)行測量嗎 ? 如果是, 就應(yīng)選購高準(zhǔn)確度的臺面式 DMM, 因?yàn)樗姆€(wěn)定性很好。如要用在定制系統(tǒng)中可選擇 6 1/2位的能與 PXI和 VXI 兼容的 DMM 。
一般說來, 有許多 DMM 的準(zhǔn)確度和分辨率都很高, 但是要求測量的結(jié)果并不一定要有這么高的準(zhǔn)確度和分辨率。雖然分辨率是 DMM 設(shè)計(jì)上的精確性能, 但是實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的測量畢竟有賴于測量技術(shù)的優(yōu)劣。例如用 8 1/2位 DMM 做測量, 必須十分小心謹(jǐn)慎和有經(jīng)驗(yàn), 否則光有高檔 DMM 不一定能測量出好的結(jié)果來。
另一方面 , 有許多低檔 DMM 也可能是恰當(dāng)?shù)倪x擇對象。如果只要求測量準(zhǔn)確度是 5%, 測量功能又不多，那就選購低檔的 DMM 。 DMM 都能測的基本量： 交、直流電壓、電流和電阻。
有些人的測量需求處在以上兩種極端情況之間。選購什么樣的 DMM 就難以下定決心。因?yàn)樗麄円笥休^高的測量準(zhǔn)確度和分辨率, 又要價(jià)錢便宜。 若要做出最好的選擇, 建議他們仔細(xì)閱讀說明書和有關(guān)腳注資料。
閱讀小體字腳注
有多種高準(zhǔn)確度的臺面式 DMM 和低檔手持式 DMM 。但是各種 DMM 的技術(shù)指標(biāo)表達(dá)式缺乏一致性。例如直流電壓的準(zhǔn)確度有的表示為讀數(shù)的 % 再加上量程的 % 。有的表示為讀數(shù)的 % 加上幾多個(gè)計(jì)數(shù), 還有的表表示為讀數(shù)的 % 再加幾伏特。對于一種特定的 DMM 來說 , 如果知道了它的滿度值對應(yīng)多少個(gè)計(jì)數(shù), 就能把一種表達(dá)式換算成另一種表達(dá)式。以上三種表達(dá)式都經(jīng)常見到。
但是在什么樣的測試條件下所說的準(zhǔn)確度才能實(shí)現(xiàn)呢? 從說明書中可以看到, 規(guī)定測試條件為： 準(zhǔn)確度在 DMM 計(jì)量校準(zhǔn)后一年之內(nèi)有效, 而且環(huán)境溫度是 23 ℃土 5 ℃。其它尚有 90 天的準(zhǔn)確度和 24 小時(shí)準(zhǔn)確度的時(shí)間限制。 DMM 的準(zhǔn)確度各種各樣, 無法直接進(jìn)行比較, 除非是都在同樣的有效時(shí)間段內(nèi)來比較。另外, 在加電后預(yù)熱一定時(shí)間后才能達(dá)到準(zhǔn)確度要求。
有些 DMM 內(nèi)有一個(gè)集成的參考標(biāo)準(zhǔn)源, 有自校準(zhǔn)能力, 就是說這種 DMM 即使處在 23 ℃土 5 ℃ 環(huán)境之外使用也能保證它的測量準(zhǔn)確度。例如 National 儀器公司的 PXI-4070 型 DMM, 即使處在 0 ℃ -50 ℃環(huán)境中, 經(jīng)過自校準(zhǔn)后也能保證它的測量準(zhǔn)確度。如果一臺 DMM 在校準(zhǔn)溫度范圍以外使用, 而未經(jīng)校準(zhǔn), 其測量準(zhǔn)確度指標(biāo)必定會降低。例如若考慮到它的溫度系數(shù)： ± ( 讀數(shù)的 5ppm+ 量程的 1ppm) /0C , 它在 50 ℃而不是在 28 ℃ (50 ℃是 23 ℃± 5 ℃的上限 ) 進(jìn)行測量要有附加的誤差 : ± ( 讀數(shù)的 11Oppm+ 量程的 22ppm ) 。對于某些 DMM 來說, 附加的誤差可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它在說明書上規(guī)定的準(zhǔn)確度。
說明中的小字體腳注就是對規(guī)定準(zhǔn)確度限定條件的補(bǔ)充。但是給出 6 個(gè)甚至 10 個(gè)或 12 個(gè)腳注還是不足以說清問題。例如測量交流電壓和電流時(shí), 其頻率也會影響測量結(jié)果。一個(gè)廠家把頻率以一種方式分段給出它的影響量, 而另一個(gè)廠家又以另一種方式給頻率分段。 例如一家把 60Hz( 或 50Hz) 包括在 10Hz—3kHz 段內(nèi), 而另一家又把它包括在 45Hz—50OHz 頻段內(nèi), 它們都用許多個(gè)腳注來說明其全部想告訴用戶的內(nèi)容。
波峰系數(shù)也存在同樣的問題。波峰系數(shù)定義為峰值除以它的有效值。一般說來, 波峰系數(shù)大的信號只是偶而與它的平均值偏差較大。放峰系數(shù)大對應(yīng)著的測量誤差也較大。一個(gè)腳注限定一個(gè)交流信號的準(zhǔn)確度指標(biāo), 還必須限制被測信號的波峰系數(shù)在可以允許的范圍之內(nèi), 才能保證測量的準(zhǔn)確度。
除信號形狀對測量結(jié)果有影響外, 信號的大小和頻率也必須限制在某一定范圍之內(nèi)才能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。否則 DMM 的輸入電路會被損壞。例如 Fluke 的 170 系列中的 DMM, 限制輸入信號的電壓與它頻率的乘積 V -Hz 要小于 1 × 10↑7 。有許多 DMM 都有 1000Vac 量程, 允許信號頻率是 在 10 kHz 以下。
測量的讀數(shù)率與分辨率有直接的聯(lián)系。例如 Signametrics SMX2044 是一種 6 1/2 位的 DMM 。在如此分辨率上對應(yīng)的讀數(shù)率是 30 個(gè)讀數(shù)/每秒。若要增加讀數(shù)率就必須降低分辨率 （ 即減少位數(shù) ) 。例如任選一種 DMM, 它的讀數(shù)率是 1000 個(gè)讀數(shù) / 每秒 , 它的分辨率是 4 1/2 位。類似制約關(guān)系也適用于其它廠家的高分辨率 DMM 。在腳注里說明了讀數(shù)率和分辨率之間的制約關(guān)系。
許多 DMM 有不同的滿度量程, 難以相互比較 , 例如有兩個(gè)不同的 DMM, 都有電壓量程, 旁邊都有乘 10 因數(shù) , 但是一個(gè) DMM 的起始量程是 4V, 另一個(gè)起始量程是 1V 。如用它們都測量 1OV 。一個(gè)用 1V × 1O = 1OV 來測, 另一個(gè)則需用 4V X 1O = 40V 來測。前者正好是用滿量程測10V, 后者則用 40V 量測 10V,1OV 只是 4OV 滿 度值 25% 。由于兩個(gè) DMM 之間存在 4 個(gè)因數(shù) , 它們的滿度分辨率就不一樣了。但是在做 10V 測量時(shí)用的是它們的實(shí)際分辨率。這就是說, 在 4OV 表的最低位上存在令人討厭的噪聲比用 1OV 表測 1OV 時(shí)的噪聲大 4 倍。
對低價(jià) DMM, 總的準(zhǔn)確度沒有限定條件。就此事詢問過有關(guān)的廠家代表, 他們說, 測量儀器的準(zhǔn)確度與使用技巧有很大關(guān)系, 他們建議 DMM 應(yīng)當(dāng)每年校準(zhǔn)一次。這雖是含糊其辭的回答, 但用其建議的方式校準(zhǔn) DMM 增強(qiáng)了使用者對測量準(zhǔn)確度的信心。
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