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數(shù)字萬(wàn)用表的參考標(biāo)準(zhǔn)
名稱：萬(wàn)用表
品牌：
型號(hào)：
簡(jiǎn)介：有些數(shù)字萬(wàn)用表內(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(shuō)這種數(shù)字多用表即使處在23℃土5℃環(huán)境之外使用也能保證它的測(cè)量準(zhǔn)確度。例如National儀器公司的PXI-4070型數(shù)字萬(wàn)用表,即使處在0℃-50℃環(huán)境中,經(jīng)過(guò)自校準(zhǔn)后也能保證它...
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有些數(shù)字萬(wàn)用表內(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(shuō)這種數(shù)字多用表即使處在23℃土5℃環(huán)境之外使用也能保證它的測(cè)量準(zhǔn)確度。例如National儀器公司的PXI-4070型數(shù)字萬(wàn)用表,即使處在0℃-50℃環(huán)境中,經(jīng)過(guò)自校準(zhǔn)后也能保證它的測(cè)量準(zhǔn)確度。如果一臺(tái)數(shù)字萬(wàn)用表在校準(zhǔn)溫度范圍以外使用,而未經(jīng)校準(zhǔn),其測(cè)量準(zhǔn)確度指標(biāo)必定會(huì)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(cè)量要有附加的誤差:±(讀數(shù)的11Oppm+量程的22ppm)。對(duì)于某些數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)說(shuō),附加的誤差可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它在說(shuō)明書上規(guī)定的準(zhǔn)確度。說(shuō)明中的小字體腳注就是對(duì)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(shuō)清問(wèn)題。
測(cè)量交流電壓和電流時(shí),其頻率也會(huì)影響測(cè)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(lái)說(shuō)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(wèn)題。波峰系數(shù)定義為峰值除以它的有效值。一般說(shuō)來(lái),波峰系數(shù)大的信號(hào)只是偶而與它的平均值偏差較大。放峰系數(shù)大對(duì)應(yīng)著的測(cè)量誤差也較大。一個(gè)腳注限定一個(gè)交流信號(hào)的準(zhǔn)確度指標(biāo),還必須限制被測(cè)信號(hào)的波峰系數(shù)在可以允許的范圍之內(nèi),才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。除信號(hào)形狀對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響外,信號(hào)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(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。否則數(shù)字多用表的輸入電路會(huì)被損壞。例如Fluke的170系列中的數(shù)字多用表,限制輸入信號(hào)的電壓與它頻率的乘積V-Hz要小于1×10↑7。有許多數(shù)字多用表都有1000Vac量程,允許信號(hào)頻率是在10kHz以下。測(cè)量的讀數(shù)率與分辨率有直接的聯(lián)系。例如SignametricsSMX2044是一種61/2位的數(shù)字多用表。在如此分辨率上對(duì)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))。例如任選一種數(shù)字多用表,它的讀數(shù)率是1000個(gè)讀數(shù)/每秒,它的分辨率是41/2位。類似制約關(guān)系也適用于其它廠家的高分辨率數(shù)字萬(wàn)用表。在腳注里說(shuō)明了讀數(shù)率和分辨率之間的制約關(guān)系。
許多數(shù)字萬(wàn)用表有不同的滿度量程,難以相互比較,例如有兩個(gè)不同的數(shù)字萬(wàn)用表,都有電壓量程,旁邊都有乘10因數(shù),但是一個(gè)數(shù)字萬(wàn)用表的起始量程是4V,另一個(gè)起始量程是1V。如用它們都測(cè)量1OV。一個(gè)用1V×1O=1OV來(lái)測(cè),另一個(gè)則需用4VX1O=40V來(lái)測(cè)。前者正好是用滿量程測(cè)10V,后者則用40V量測(cè)10V,1OV只是4OV滿度值25%。由于兩個(gè)數(shù)字多用表之間存在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(cè)量時(shí)用的是它們的實(shí)際分辨率。這就是說(shuō),在4OV表的最低位上存在令人討厭的噪聲比用1OV表測(cè)1OV時(shí)的噪聲大4倍。對(duì)低價(jià)數(shù)字萬(wàn)用表,總的準(zhǔn)確度沒(méi)有限定條件。就此事詢問(wèn)過(guò)有關(guān)的廠家代表,他們說(shuō),測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度與使用技巧有很大關(guān)系,他們建議數(shù)字萬(wàn)用表應(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)數(shù)字萬(wàn)用表增強(qiáng)了使用者對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的信心。
測(cè)量電阻是另外一件事,它的細(xì)節(jié)說(shuō)明差別很大。大多數(shù)方法是電流集中流過(guò)被測(cè)電阻,測(cè)出其兩端之間的電壓降就可算出電阻值。如果出現(xiàn)在被測(cè)電阻上的開路電壓太高,就有問(wèn)題了。Signamertrics公司CEOTee.Sheffer先生說(shuō)過(guò)：“我在展覽會(huì)上見到過(guò)某些數(shù)字萬(wàn)用表,在表演時(shí)加在被測(cè)電阻上的電壓大于10V,這個(gè)電壓成為一種源,能激起振蕩,造成很大的測(cè)量誤差。”有消息稱,加在被測(cè)電阻上的電壓必須是低伏特值。例如Fluke179型數(shù)字萬(wàn)用表,所有電阻量程的開路電壓小于1.5V。在測(cè)量電阻時(shí)并非所有電流都流過(guò)被測(cè)電阻,總有一小部分被旁路過(guò)去,這樣會(huì)造成測(cè)量誤差。某些型號(hào)的數(shù)字多用表能消除掉這個(gè)誤差電壓,使歐姆讀數(shù)更準(zhǔn)確。也有許多種電阻,其本身就有與之相連的小電壓源。例如在測(cè)量電路中,不同金屬相接在不同溫度下會(huì)產(chǎn)生微伏級(jí)的誤差電壓。心電圖機(jī)(EKG)的電極貼在患者的皮膚上,由于皮膚自然存在著鹽份和濕氣,必然產(chǎn)生較大的誤差電壓。
所謂消除歐姆誤差電壓的做法是用兩次測(cè)量法,第一次用有電流源測(cè)電壓值,第二次關(guān)掉電流源后再測(cè)電阻上的誤差電壓。第一次電壓值減去第二次電壓值(誤差電壓),然后計(jì)算出被測(cè)電阻值。還有一種方法也能消除誤差電壓和由于連續(xù)測(cè)量被測(cè)電阻本身發(fā)熱造成的誤差電壓。方法是使電流源大小相等而極性相反地加到被測(cè)電阻上測(cè)兩次電阻值,不同于前述的開關(guān)電流源測(cè)量法。本方法保證兩次測(cè)量用的電流的大小是恒定的。如果兩次連續(xù)測(cè)量在幾個(gè)毫秒內(nèi)測(cè)完,環(huán)境溫度和電阻值仍然是恒定的。這種測(cè)法表明在計(jì)算電阻值時(shí)比簡(jiǎn)單的誤差電壓修正法包含的噪聲少50%。
測(cè)量電阻還有比兩線法更準(zhǔn)的方法,即4線法和6線法。兩線法是把連續(xù)被測(cè)電阻導(dǎo)線也接到數(shù)字多用表上,連接線的電阻也算在被測(cè)電阻值里,無(wú)法將它們分開。4線法或稱kelvin法測(cè)電阻,用一對(duì)導(dǎo)線接電流源,另一對(duì)線(感知線)把被測(cè)電阻上電壓降引人數(shù)字多用表進(jìn)行測(cè)量。由于流過(guò)感知線的電流很小,所以測(cè)量的電阻值更接近真實(shí)值。特別是測(cè)量低值電阻時(shí),連接導(dǎo)線的電阻值可與被測(cè)電阻值屬同一量級(jí),誤差很大。
若用4線法測(cè)低值電阻可排除引線電阻,使測(cè)量準(zhǔn)確性更好。在測(cè)大值電阻時(shí),無(wú)論怎樣都會(huì)有旁路電流存在,對(duì)被測(cè)電阻采用保護(hù)措施可以解決旁路電流造成的誤差。然而通常是用兩線測(cè)量大值電阻時(shí)才采用保護(hù)措施。.用數(shù)字多用表也能做6線測(cè)量電阻,4線法再加兩條保護(hù)線。6線法通常用來(lái)測(cè)量接在電阻網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)電阻。網(wǎng)絡(luò)中的其它與被測(cè)電阻相接的電阻都接到保護(hù)端上。這樣便把被測(cè)電阻從中有效地隔離出來(lái)。被測(cè)電阻每端的端電壓和保護(hù)端上的電壓三者是由互相分開的電源產(chǎn)生的,這樣也可把感知線電阻造成的誤差排除了。就典型而論,高分辨率儀器具備6線測(cè)量功能。4線法通用于4位—5位的數(shù)字萬(wàn)用表。
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