檢定數(shù)字多用表中直流電流部分一般采用以下兩種方法:
1)直流標準電流源法;
2)直接比較法(標準數(shù)字電流表法)。
檢定點的選取原則:基本量程一般取5個~10個檢定點,其他量程一般取3個檢定點,負極性可只檢定每個量程的接近滿量程點。
1.直流標準電流源法
設(shè)被檢表的顯示數(shù)據(jù)為IX,直流標準電流源輸出的標準電流為IN(即實際值)。
被檢表的相對誤差用百分數(shù)可表示為:
這種檢定方法的檢定誤差主要取決于直流標準電流源。
2.直接比較法
即用一臺直流標準數(shù)字電流表(或具有電流功能的標準數(shù)字多用表)與被檢電流表串聯(lián)后接到電流源的輸出端。一般標準數(shù)字電流表的顯示位數(shù)應(yīng)比被檢數(shù)字多用表電流功能多一位、直流電流源應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定度與分辨率。
設(shè)標準表的顯示值(實際值)為IN,被檢表的顯示為IX,這種檢定方法的檢定誤差主要取決于標準數(shù)字電流表的誤差及直流電流源的輸出穩(wěn)定度。
數(shù)字多用電表由于具有準確度高、測量范圍寬、測量速度快、體積小、抗干擾能力強、使用方便等特點而廣泛應(yīng)用于國防、科研、工廠、學(xué)校、計量測試等技術(shù)領(lǐng)域,但其規(guī)格不同,性能指標多種多樣,使用環(huán)境和工作條件也各有差別,因此應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的數(shù)字多用表。
選擇數(shù)字多用表一般從以下幾個方面來考慮:
一、功能
現(xiàn)在的數(shù)字多用表除了具有測量交、直流電壓,交、直流電流,電阻等五種功能外,還有數(shù)字計算,自檢,讀數(shù)保持,誤差讀出,二極管檢測,字長選擇,IEEE-488接口或RS-232接口等功能,使用時要根據(jù)具體要求選用。
二、范圍和量程
數(shù)字多用表有很多量程,但其基本量程準確度最高。很多數(shù)字多用表有自動量程功能,不用手動調(diào)節(jié)量程,使得測量方便、安全、迅速。還有很多數(shù)字多用表有過量程能力,在測量值超過該量程但還沒達到最大顯示時可不用換量程,從而提高了準確度和分辨力。
三、準確度
數(shù)字多用表允許的最大誤差不僅要看它的可變項誤差,還要看它的固定項誤差。選擇的時候還要看穩(wěn)定誤差和線性誤差的要求是多少,分辨力是否符合要求。一般數(shù)字多用表如要求0.0005級~0.002級,至少應(yīng)有61位數(shù)字顯示;0.005級~0.01級,至少應(yīng)有51位數(shù)字顯示;0.02級~0.05級,至少應(yīng)有41位數(shù)字顯示;0.1級以下,至少應(yīng)有31位數(shù)字顯示。
四、輸入電阻和零電流
數(shù)字多用表的輸入電阻過低和零電流過高都會引起測量誤差,關(guān)鍵要看測量裝置所允許的極限值是多少,即要看信號源的內(nèi)阻大小。信號源阻抗高時應(yīng)選擇高輸入阻抗、低零電流的儀器,使其影響可以忽略。
五、串模抑制比和共模抑制比
在存在各種干擾如電場、磁場和各種高頻噪聲或進行遠距離測量時,容易混進干擾信號,造成讀數(shù)不準,因此應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境選擇串、共模抑制比高的儀器,尤其是進行高精度測量時,應(yīng)選擇帶保護端G的數(shù)字多用表,能很好地抑制共模干擾。
六、顯示形式及供電電源
數(shù)字多用表的顯示形式不僅限于數(shù)字,還可以顯示圖表、文字和符號,以便于現(xiàn)場觀測、操作和管理。根據(jù)它的顯示器件的外形尺寸可分為小型、中型、大型及超大型四類。
數(shù)字多用表的供電電源一般為220V,而一些新型的數(shù)字多用表電源范圍很寬,可以在1100v-240V之間。一些小型的數(shù)字多用表配上電池就可使用,也有一些數(shù)字多用表可用交流電、內(nèi)部鎳鎘電池或外接電池三種形式。
七、響應(yīng)時間、測量速度、頻率范圍
響應(yīng)時間越短越好,但有一些表的響應(yīng)時間比較長,要等一段時間后讀數(shù)才能穩(wěn)定下來。測量速度應(yīng)根據(jù)是否與系統(tǒng)測試聯(lián)用,如聯(lián)用時,速度就很重要,而且速度越快越好。頻率范圍,則根據(jù)需要適當(dāng)選擇。
八、交流電壓轉(zhuǎn)換形式
交流電壓測量分平均值轉(zhuǎn)換、峰值轉(zhuǎn)換和有效值轉(zhuǎn)換。當(dāng)波形失真較大時,平均值轉(zhuǎn)換和峰值轉(zhuǎn)換不準確,而有效值轉(zhuǎn)換可不受波形的影響,使測量結(jié)果更加準確。
九、電阻接線方式
電阻測量接線方式有四線制、兩線制。進行小電阻和高精度測量時,應(yīng)選擇帶四線制的電阻測量接線方式。
總之,選擇時不一定要具備以上所有條件,應(yīng)根據(jù)使用的具體要求來選擇比較適當(dāng)?shù)臄?shù)字多用表。
數(shù)字多用表具有測量直流電壓/電流,交流電壓/電流及電阻等多種功能的數(shù)字測量儀器。
數(shù)字多用表以測量直流電壓的直流數(shù)字電壓表為基礎(chǔ),并通過交流一直流(ACHDC)電壓轉(zhuǎn)換器、電流一電壓(HU)轉(zhuǎn)換器、電阻一電壓(RHU)轉(zhuǎn)換器,把交流電壓、電流和電阻轉(zhuǎn)換成直流電壓。
(數(shù)字多用表的組成方框圖)
一、交流一直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器
由于直流數(shù)字電壓表是線性化刻度的儀器,因此同數(shù)字電壓表配接的所有各種轉(zhuǎn)換器,應(yīng)能把被測量線性地轉(zhuǎn)換成直流電壓。 這就是說,若要對交流電壓進行高精度的數(shù)字測量,則AC/DC轉(zhuǎn)換器必須是線性的。常用二極管檢波器構(gòu)成簡單的AC-DC轉(zhuǎn)換器,但這種AC—DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性是非線性的。這種非線性在模擬式電壓表中可以用非線性的刻度來校正??墒侵绷鲾?shù)字電壓表本身沒有辦法做這樣的校正,因此這種簡單的AC/DC轉(zhuǎn)換器不適于用交流電壓的數(shù)字測量。
交流電壓的幅度可用平均值、有效值、峰值三個量來表示,相應(yīng)地,AC-DC轉(zhuǎn)換器也有平均值轉(zhuǎn)換器、有效值轉(zhuǎn)換器和峰值轉(zhuǎn)換器之分。目前,以前兩者常見。
在DMM中,AC-DC的變換主要按真有效值的數(shù)學(xué)定義用集成電路實現(xiàn)。因為直接用繼承電路的乘,除法器能進行均方根運算,從而構(gòu)成均方根式的有效值。AC-DC轉(zhuǎn)換器的原理如下圖。
(均方根法的AC-DC轉(zhuǎn)換器圖)
乘,除法器對X,Y,Z三個輸入量進行X Y Z的運算,被測信號μ送入到X,Y輸入端,從X Y Z端輸送額電壓經(jīng)平均值再送回Z輸入端。故直流輸入電壓為:
(直流輸入電壓圖)
現(xiàn)在已有多種型號的真有效值轉(zhuǎn)換器RMS-DC變換的專用集成芯片。
二.電流一電壓(I-U)轉(zhuǎn)換器
將電流轉(zhuǎn)換成電壓的一種比較簡單的方法是讓被測電流Ix,流過標準電阻Rs,則標準電阻兩端的電壓為UX=IXRS。測量出這個電壓,便能決定被測電流的大小。
為了減小轉(zhuǎn)換器的內(nèi)阻,Rs—般選得很小,常在幾歐姆以下。因此,UX—般不太大。 為了測量小電流,需要對1^進行放大,如圖(大信號I-U轉(zhuǎn)換器)所示。這里采用高輸入阻抗的同相 放大器,以減小轉(zhuǎn)換器對Rs的旁路作用而帶來的附加誤差。
在測量幾毫安以下的小電流時,更多的是采用圖(基本I-U轉(zhuǎn)換電路)所示的F-U轉(zhuǎn)換電路。由 于運算放大器的輸入阻抗非常高,因此,可以認為被測電流Ix全部流入反饋電阻。同時,又由于運算放大器的增益非常大,因此運算放大器的輸出電壓為:
(運算放大器的輸出電壓)
因為這種電路是一種帶有強負反饋的并聯(lián)電壓反饋放大器,所以這種轉(zhuǎn)換器的內(nèi)阻 接近于零。但由于運算放大器的輸出電流等于輸入電流Ix,因此這種KU轉(zhuǎn)換器不適于 測量大電流,否則可能超過放大器的容許功耗。由式中可以得知,改換電阻Rs,則可改換I-U轉(zhuǎn)換器的量程。
(大信號I-U轉(zhuǎn)換電路)
(基本I-U轉(zhuǎn)換電路)
三.電阻-電壓(R-U)轉(zhuǎn)換器
1)恒流法
在被測的未知電阻RX中流過已知的恒定電流IS時,在RX上產(chǎn)生的電壓降為U=RXIX,故通過恒定電流可實現(xiàn)R-U轉(zhuǎn)換。
2)電阻比例法
由下圖中可以看出,用電租比例法構(gòu)成的R-U轉(zhuǎn)換器的電路,它與雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器配合,可實現(xiàn)電阻-數(shù)字轉(zhuǎn)換。
電阻比例法電路
為了測出RX上的電壓UX,可讓雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器先在固定時向T1內(nèi)對UX積分,然后再對US進行反向積分。當(dāng)積分器的輸出電壓回到0時,第二次積分結(jié)束,則第二次積分的時間為:
用T2去打開與門G,則計數(shù)器對時鐘計得的數(shù)字即代表RX的數(shù)字量。由于在電阻 RX、RS中流過同樣的電流,因此電阻比例法不需要精密的基準電流。
以上是關(guān)于數(shù)字多用表三種轉(zhuǎn)換器說明,希望此篇文章能讓大家多產(chǎn)品有更多的認識。
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