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數(shù)字萬用表的正確選購
作者：江蘇消防檢測設備 來源：http://www.shifengquan.cn/發(fā)布時間：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 設計上的精確性能, 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 8 1/2位 DMM 做測量, 必須十分小心謹慎和有經(jīng)驗, 否則光有高檔 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極端情況之間。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。 若要做出最好的選擇, 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, 而另一家又把它包括在 45Hz—50OHz 頻段內, 它們都用許多個腳注來說明其全部想告訴用戶的內容。
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, 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 表的最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。
江蘇智淼消防主營：全套消防檢測設備、消防安全評估設備軟件、甲乙級防雷檢測裝置、電氣檢測設備、火災現(xiàn)場勘查/消防監(jiān)督檢查箱、二合一消防煙槍、試水/細水霧裝置,產(chǎn)品提供帶送檢服務；江蘇消防檢測設備官網(wǎng)：http://www.shifengquan.cn/；服務熱線：4006-598-119。
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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 設計上的精確性能, 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 8 1/2位 DMM 做測量, 必須十分小心謹慎和有經(jīng)驗, 否則光有高檔 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極端情況之間。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。 若要做出最好的選擇, 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, 而另一家又把它包括在 45Hz—50OHz 頻段內, 它們都用許多個腳注來說明其全部想告訴用戶的內容。
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, 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 表的最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。
江蘇智淼消防主營：全套消防檢測設備、消防安全評估設備軟件、甲乙級防雷檢測裝置、電氣檢測設備、火災現(xiàn)場勘查/消防監(jiān)督檢查箱、二合一消防煙槍、試水/細水霧裝置,產(chǎn)品提供帶送檢服務；江蘇消防檢測設備官網(wǎng)：http://www.shifengquan.cn/；服務熱線：4006-598-119。
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