数字万用表及误差分析

1.3.1数字式万用表(DVM—DigitalVoltmeter)一、功能和特点1、数字显示、直观准确2、准确度高3、分辨率高可现实的最小数/可现实的最大数分辨力、分辨率、准确度、灵敏度分辨力：在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。3.测量误差数字电压表的固有误差用绝对误差Δ表示，其表示方式有多种：ΔU=±(a％Ux十b％Um)=±(a％Ux十n字)满度误差决定量化误差、内部噪声读数误差决定转换系数、非线性任一读数下的相对误差为xmxUUbaUU%%（5.40）由此式可见，随读数Ux减小而增加，故在测量小电压时，宜换用较小的量程档，以提高测量精度。此结果与模拟电压表是一致的。例：用4½位sx1842DVM测1.5V电压，分别用2V档和200档测量，已知：2V档固有误差：±0.025%Ux±1个字，200V档固有误差：±0.03%Ux±1个字问：两种情况下由固有误差引起的测量误差各为多少？解：因4½位DVM最大显示为19999，所以2v和200v档的±1个字分别代表：220.000119999dV2002000.0119999dV2002000.03%0.010.03%0.67%0.70%1.5UUU220.025%0.00010.032%1.5UUU结论：1.不同量程“±1个字”误差对测结果不一样，测量时应尽量选择合适的量程。同模拟电压表结论一致。2.虽然DVM有4½位分辨力，但不正确使用，则达不到应有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。分辨力准确度（误差）≠需要指出，分辨力与准确度属于两个不同的概念。前者表征仪表的“灵敏性”，即对微小电压的“识别”能力；后者反映测量的“准确性”，即测量结果与真值的一致程度。二者无必然的联系，因此不能混为一谈，更不得将分辨力（或分辨率）误以为是类似于准确度的一项指标。实际上分辨力仅与仪表显示位数有关，而准确度则取决于A/D转换器等的总误差。从测量角度看，分辨力是“虚”指标（与测量误差无关），准确度才是“实”指标（代表测量误差的大小）。因此，任意增加显示位数来提高仪表分辨力的方案是不可取的。例选用分辨率为24位的A/D，并不能保证实现24位的准确度。在设计上通常，分辨力应高于准确度，保证分辨力不会制约可获得的准确度，以保证从读数中检测出小的变化量。例如，3½、4½位、8½位DVM的最高分辨力分别为100μV、10μV、1nV。1.999999V：量程/最大显示值=2/1999999=2/2000000V=10-6V=1μVVmVμV由于分辨力与数字电压表中A/D的位数有关，位数越多，分辨力愈高，故有时称具有多少位的分辨力。例如，称12位A/D具有12位分辨力，同时，分辨力越高，被测电压愈小，电压表愈灵敏，故有时把分辨力称作灵敏度。DVM的位数最大能显示：±1999（最高位只能显示0/1）½位和基本量程结合，能说明DVM有无超量程能力132例如，1999≈2000，31/2三位半2999≈40000，32/33999≈500000，33/4超量程能力举例：被侧电压为13.04V如果使用三位DVM有超量程能力？使用100V量程降低测量的精度以及分辨力如果使用1V量程，最大显示？有超量程能力？使用2V量程，最大显示？有超量程能力？132如果使用三位半DVM有超量程能力？没有降低测量的精度以及分辨力当满量程为10V的四位表，其输入电压从9.999V变至10.001V时，若无超量程能力，计数器溢出，量程自动切换到100V，得到“10.00V”的显示，丢失了0.001V的信息；被测电压：“10.001V”。当量程为10V的四位半表，则不会降低精度和分辨力，量程仍为10V，显示为“10.001V”。数字电压表组成(DVM—DigitalVoltmeter)直流数字电压表的基本方框图输入模拟部分数字部分电源输入电路转换器A-D计数器显示器辑电路控制逻4、测量速率快按A/D转换器原理A/D变换积分式比较式双斜式、多斜式脉冲调宽式电压反馈型V-F变换式反馈比较式逐次比较式100万次/S余数循环比较式直接比较式并联比较式分级式（流水线式）按A/D转换器原理几到几百次/S取决于A/D速度5、输入阻抗高6、集成度高7、测试功能齐全8、保护功能齐全9、功耗低、抗干扰能力强二、数字式万用表的使用方法测量直流电压将电源开关拨到ON,量程开关拨到DC测量交流电压将电源开关拨到ON,量程开关拨到ACV测量直流电流将电源开关拨到ON,量程开关拨到DCA测量交流电流将电源开关拨到ON,量程开关拨到ACA1.4.3数字式万用表1.数字式万用表的使用方法电阻值的测量打开电源开关，量程开关拨至n范围内的合适量程位置二极管压降的测量打开电源开关，量程开关拨至二极管挡三极管的测量根据被测三极管的类型，将开关拨至PNP'或NPN挡1.4.3数字式万用表2.指针式万用表和数字式万用表的使用不同之处在测量过程中，指针式万用表的量程需在测量前由测量者预先选定，而数字式万用表的量程则能自动转换。同时数字式万用表在测量参数值超量程时能自动溢出，指针式万用表则会出现打表头现象。因此，当被测量参数值在测量前无法估计时，一般选用数字式万用表较为方便。1.4.4MFl0型万用电表使用说明1.用途本仪表为高灵敏度，磁电整流系多量限万用电表，可以测量直流电压、直流电流、中频交流电压、音频电千和直流电阻。由于测量所消耗的电流极微，因此在测量高内阻的电路参数时，不会显著影响电路的状态，是现代电讯器件制造工厂和科学研究测试的必需常备测量仪表。电流最灵敏量限的满度值为10／A，可以用它来测量普通万用电表所不能测量的微弱电流。由于仪表直接用磁电型式结构作为测量基础，故而使用方便，维护简单，并且稳定性良好。1.4.4MFl0型万用电表使用说明2.主要技术特性(1)测量范围(2)准确度等级(3)频率影响(4)温度影响(5)位置影响(6)阻尼时间(7)绝缘强度(8)仪表的外形尺寸(9)仪表的重量1.4.4MFl0型万用电表使用说明3.使用方法(1)零位调整(2)直流电压的测量(3)交流电压的测量(4)直流电流的测量(5)直流电阻的测量1.4.4MFl0型万用电表使用说明4.注意事项(1)仪表在测试时，不能旋转开关旋钮，特别是高电压和大电流时，严禁带电转换量程。(2)当被测之量不能确定其大约数值时，应将量限转换开关旋到最大量限的位置上，然后再选择适应的量程，使指针得到最大偏转，(3)测量直流电流时，仪表应与被测电路串联，禁止将仪表直接跨接在被测电路的电压两端，以防止仪表过负荷而损坏。1.4.5DT-830型数字万用表1.简述2.基本技术性能3.使用方法及注意事项1.4.5DT-830型数字万用表1.简述近年来数字万用表使用日益广泛，它具有精度高，输入阻抗高，显示直观，过载能力强，功能全等优点。有(1)DT—830普通型，(2)DT—860，(3)DT-870自换程(4)DT-930，(5)DT-940全保护功能(1)DT—830普通型(2)DT—860(3)DT-870自换程(4)DT-930(1)DT—830普通型，(2)DT—860，(3)DT-870自换程(4)DT-930，(5)DT-940全保护功能(5)DT-940全保护功能(1)DT—830普通型，(2)DT—860，(3)DT-870自换程(4)DT-930，(5)DT-940全保护功能1.4.5DT-830型数字万用表原理图1.4.5DT-830型数字万用表2.基本技术性能(1)显示位数：4位数字，最高位只能显示1或不显示数字，算半位，所以称3位，最大显示数为1999或—1999。(2)调零和极性，具有自动调零和显示正、负极性的功能。(3)超量程显示，超过量程时显示‘1”或“—1”。(4)采样时间：0.4s。(5)电源：9V叠层电池供电。(6)整机功耗：20mW1.4.5DT-830型数字万用表3.使用方法及注意事项(1)测试输入插座：黑色测试：棒插在“COM(—)”的插座里不动。红色测试棒有以下两种插法：(a)在测电阻值和电压时，将红色测试棒插在“V”的插孔里。(b)在测量小于200mA的电流时，将红色测试棒插在“mA”插孔里。当测量大于200mA的电流时，将红色测试棒插在“l0A”插孔里。(2)根据被测量的性质和大小，将面板上的转换开关旋到适当的档位。并将测试棒插在适当的插座里。1.4.5DT-830型数字万用表3.使用方法及注意事项(3)将电源开关置于“ON”位置，即可用测试棒直接测量(4)测毕，将电源开关置于“OFF”位置。(5)当显示器显示“+”符号时，表示电池电压低于9V，需更换电池后再使用；(6)测三极管hFEH时需注意三极管的类型(NPN或PNP)和表面插孔E、B、C所对应的管子管脚。(7)检查二极管时，若显示000”表示管子短路；显示“1”表示管子极性接反或管子内部已开路。(8)检查线路通断，若电路通(电阻20)电子蜂呜器发出声响。4．2．3数字式万用表测量直流的原理•测量过程如图4.3所示。图4.3数字式万用表的测量过程转换电路被测信号模拟电压A/D转换器电子计数器译码显示器数字量•数字式万用表直流电流档的基础是数字式电压表。它通过电流—电压转换电路，使被测电流流过标准电阻，将标准电阻上的电流转换成电压来进行测量。测量原理：•电流—电压转换电路如图4.4所示图4.4电流-电压转换电路Ix2ARN3RN1RN2RN4RN5１23450K1K2K3K4K5200mA20mA2mA5A4．3．3数字式万用表测量交流的原理•数字式万用表通过交流—直流转换电路，将被测的交流信号转变为直流电压，再由数字直流电压表进行测量。•交流—直流转换器的电路如图4.10所示。图4.10交流-直流转换器原理图A+－至数字电压表