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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。問題是如何找到價錢適當而性能符合需要的DMM。在選擇之前,先要確定需要測量的量值是什么。
你做精密的計量工作嗎 ? 真的是用到第 7 位或第 8 位數(shù)字進行測量嗎 ? 如果是, 就應選購高準確度的臺面式 DMM,因為它的穩(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 的準確度和分辨率都很高,但是要求測量的結果并不一定要有這么高的準確度和分辨率。雖然分辨率是DMM設計上的性能,但是實現(xiàn)高準確度的測量畢竟有賴于測量技術的優(yōu)劣。例如用81/2位DMM做測量, 必須十分小心謹慎和有經(jīng)驗, 否則光有 DMM不一定能測量出好的結果來。
另一方面 ,有許多低檔DMM也可能是恰當?shù)倪x擇對象。如果只要求測量準確度是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情況之間。選購什么樣的 DMM 就難以下定決心。因為他們要求有較高的測量準確度和分辨率,又要價錢便宜。若要做出的選擇, 建議他們仔細閱讀說明書和有關腳注資料。
閱讀小體字腳注
有多種高準確度的臺面式 DMM 和低檔手持式 DMM 。但是各種 DMM的技術指標表達式缺乏一致性。例如直流電壓的準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 % 加上幾多個計數(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多少個計數(shù),就能把一種表達式換算成另一種表達式。以上三種表達式都經(jīng)常見到。
但是在什么樣的測試條件下所說的準確度才能實現(xiàn)呢? 從說明書中可以看到, 規(guī)定測試條件為:準確度在 DMM 計量校準后一年之內(nèi)有效,而且環(huán)境溫度是 23 ℃土 5 ℃。其它尚有 90 天的準確度和 24 小時準確度的時間限制。 DMM 的準確度各種各樣,無法直接進行比較, 除非是都在同樣的有效時間段內(nèi)來比較。另外, 在加電后預熱一定時間后才能達到準確度要求。
有些 DMM 內(nèi)有一個集成的參考標準源, 有自校準能力, 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)過自校準后也能保證它的測量準確度。如果一臺 DMM 在校準溫度范圍以外使用, 而未經(jīng)校準,其測量準確度指標必定會降低。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, 附加的誤差可能遠遠大于它在說明書上規(guī)定的準確度。
說明中的小字體腳注就是對規(guī)定準確度限定條件的補充。但是給出 6 個甚至 10 個或 12個腳注還是不足以說清問題。例如測量交流電壓和電流時, 其頻率也會影響測量結果。一個廠家把頻率以一種方式分段給出它的影響量,而另一個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)大對應著的測量誤差也較大。一個腳注限定一個交流信號的準確度指標,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), 才能保證測量的準確度。
除信號形狀對測量結果有影響外,信號的大小和頻率也必須限制在某一定范圍之內(nèi)才能保證測量結果的準確性。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。例如 Signametrics SMX2044 是一種 6 1/2 位的 DMM。在如此分辨率上對應的讀數(shù)率是 30 個讀數(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 個讀數(shù) / 每秒 , 它的分辨率是 4 1/2 位。類似制約關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系。
許多 DMM 有不同的滿度量程, 難以相互比較 , 例如有兩個不同的 DMM, 都有電壓量程, 旁邊都有乘 10 因數(shù) , 但是一個DMM 的起始量程是 4V, 另一個起始量程是 1V 。如用它們都測量 1OV 。一個用 1V × 1O = 1OV 來測,另一個則需用 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 DMM 之間存在 4 個因數(shù) ,它們的滿度分辨率就不一樣了。但是在做10V測量時用的是它們的實際分辨率。這就是說,在4OV表的zui低位上存在令人討厭的噪聲比用1OV表測 1OV 時的噪聲大 4 倍。
對低價 DMM, 總的準確度沒有限定條件。就此事詢問過有關的廠家代表, 他們說, 測量儀器的準確度與使用技巧有很大關系,他們建議DMM應當每年校準一次。這雖是含糊其辭的回答, 但用其建議的方式校準 DMM 增強了使用者對測量準確度的信心。