萬用表對(duì)比-選購-經(jīng)驗(yàn)篇:詳細(xì)闡述了如何確定數(shù)字萬用表需要測(cè)量的量值、什么樣的測(cè)試條件下數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度能實(shí)現(xiàn)等知識(shí)。

      數(shù)字萬用表的模式有幾百種之多。為了挑選出合用的數(shù)字萬用表是一件很傷腦筋的事。問題是如何找到價(jià)錢適當(dāng)而性能符合需要的數(shù)字萬用表。

      在選擇之前先要確定需要測(cè)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(cè)量嗎?

      如果是就應(yīng)選購高準(zhǔn)確度的臺(tái)面式數(shù)字萬用表,因?yàn)樗姆€(wěn)定性很好雖然分辨率是設(shè)計(jì)上的精確性能但是實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的測(cè)量畢竟有賴于測(cè)量技術(shù)的優(yōu)劣。另一方面,有許多低檔數(shù)字萬用表也可能是恰當(dāng)?shù)倪x擇對(duì)象。如果只要求測(cè)量準(zhǔn)確度是5%,測(cè)量功能又不多，那就選購低檔的數(shù)字萬用表。數(shù)字萬用表都能測(cè)的基本量：交、直流電壓、電流和電阻。有些人的測(cè)量需求處在以上兩種極端情況之間。選購什么樣的數(shù)字萬用表就難以下定決心。因?yàn)樗麄円笥休^高的測(cè)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(tái)面式數(shù)字多用表和低檔手持式數(shù)字萬用表。但是各種數(shù)字萬用表的技術(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(duì)于一種特定的數(shù)字萬用表來說,如果知道了它的滿度值對(duì)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(cè)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(cè)試條件為：準(zhǔn)確度在數(shù)字多用表計(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。數(shù)字多用表的準(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。

      有些數(shù)字萬用表內(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。

      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。

      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(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。

      許多數(shù)字萬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來測(cè),另一個(gè)則需用4VX1O=40V來測(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,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)字萬用表,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(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)說明差別很大。大多數(shù)方法是電流集中流過被測(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,就有問題了。

      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。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)字萬用表。這些測(cè)量方法都以腳注方式說明。如果沒有腳注說明只能采用兩線法測(cè)電阻。