数字万用表及误差分析
DT-830型数字万用表 1.4.5 DT-830型数字万用表
1.简述 简述 2.基本技术性能 基本技术性能 3.使用方法及注意事项 使用方法及注意事项
DT-830型数字万用表 1.4.5 DT-830型数字万用表 1.简述 简述
电压, 档和200档测量 已知: 档测量, 例:用4 ½位sx1842DVM测1.5V电压,分别用 档和 档测量,已知: 位 测 电压 分别用2V档和 2V档固有误差:±0.025%Ux ±1个字, 200V档固有误差:±0.03%Ux ±1个字 档固有误差: 个字, 档固有误差: 档固有误差 个字 档固有误差 个字 问:两种情况下由固有误差引起的测量误差各为多少? 两种情况下由固有误差引起的测量误差各为多少? 最大显示为19999,所以 和200v档的±1个字分别代表: 档的± 个字分别代表 个字分别代表: 解:因4 ½位DVM最大显示为 位 最大显示为 ,所以2v和 档的
数字电压表组 成(DVM—Digital Voltmeter)
模拟部分 输入 电路 A-D பைடு நூலகம்换器 数字部分 计数器 显示器 电源
输入
辑电路 控制逻 直流数字电压表的基本方框图
4、测量速率快 、 取决于A/D速度 速度 取决于 按A/D转换器原理 转换器原理 积分式 A/D变换 变换 比较式 按A/D转换器原理 转换器原理 双斜式、 双斜式、多斜式 脉冲调宽式 几到几百次/S 几到几百次 电压反馈型V-F变换式 电压反馈型 变换式 逐次比较式100万次 万次/S 逐次比较式 万次 反馈比较式 余数循环比较式 直接比较式 并联比较式 分级式(流水线式) 分级式(流水线式)
超量程能力
1 3 2
如果使用1V量程,最大显示?有超量程能力? 如果使用 量程,最大显示?有超量程能力? 量程 使用2V量程 最大显示?有超量程能力? 量程, 使用 量程,最大显示?有超量程能力?
举例:被侧电压为13.04V 举例:被侧电压为 如果使用三位DVM有超量程能力?使用100V量程 如果使用三位 有超量程能力?使用 量程 有超量程能力 降低测量的精度以及分辨力 如果使用三位半DVM有超量程能力? 如果使用三位半 有超量程能力? 有超量程能力 没有降低测量的精度以及分辨力
2 d2 = ± = ±0.0001V 19999
γ2 =
d 200
200 =± = ±0.01V 19999
∆U 2 ±0.025%U ± 0.0001 = = ±0.032% U 1.5
∆U 200 ±0.03%U ± 0.01 = = ±0.03% ± 0.67% = 0.70% U 1.5
γ 200 =
准确度(误差) 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。 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; 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。 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) 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。 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。 转换器等的总误差。 显示位数有关,而准确度则取决于 从测量角度看,分辨力是“ 指标(与测量误差无关), ),准 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“ 指标(代表测量误差的大小)。 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。 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 位的A/D,并不能保证实现 位的准确度。 位的准确度。 例选用分辨率为 位的 ,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, 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。 可获得的准确度,以保证从读数中检测出小的变化量。
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 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, 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, 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。 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 量参数值超量程时能自动溢出, 则会出现打表头现象。因此, 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, 在测量前无法估计时,一般选用数字式万用表 较为方便。 较为方便。
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 、功耗低、
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 " 量程开关拨到" 将电源开关拨到 测量交流电压 将电源开关拨到"ON ", 量程开关拨到 量程开关拨到"ACV " 将电源开关拨到 测量直流电流 将电源开关拨到"ON ", 量程开关拨到 量程开关拨到"DCA " 将电源开关拨到 测量交流电流 将电源开关拨到"ON", 量程开关拨到 量程开关拨到"ACA " 将电源开关拨到
(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
MFl0型万用电表使用说明 1.4.4 MFl0型万用电表使用说明 4.注意事项 注意事项
(1) 仪表在测试时,不能旋转开关旋钮, 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。 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, 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, 旋到最大量限的位置上,然后再选 择适应的量程, 择适应的量程,使指 针得到最大偏转, 针得到最大偏转, (3) 测量直流电流时,仪表应与被测电路 测量直流电流时, 串联, 串联,禁止将仪表 直接跨接在被测电路的电压两端, 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。 损坏。
1.4.3 数字式万用表 1.数字式万用表的使用方法 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 打开电源开关,量程开关拨至 范围内 的合适量程位置 二极管压降的测量 打开电源开关, 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, 根据被测三极管的类型,将开关拨至 PNP'或NPN挡 或 挡
被测电压: 被测电压:“10.001V”。 。 当满量程为10V的四位表,其输入电压从9.999V变至 的四位表 其输入电压从 当满量程为 变至 10.001V时,若无超量程能力,计数器溢出,量程自动 时 若无超量程能力,计数器溢出, 切换到100V,得到“10.00V”的显示,丢失了 的显示, 切换到 ,得到“ 的显示 丢失了0.001V 的信息; 的信息; 当量程为10V的四位半表,则不会降低精度和分辨 的四位半表, 当量程为 的四位半表 量程仍为10V,显示为“10.001V”。 力,量程仍为 ,显示为“ 。
1.3 1.3.1 数字式万用表(DVM—Digital Voltmeter)
一、功能和特点
1、数字显示、直观准确 、数字显示、 2、准确度高 、 3、分辨率高 、 可现实的最小数/可现实的最大数 可现实的最小数 可现实的最大数 分辨力:在最低电压量程上末位 个字所代表的电压值 个字所代表的电压值, 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。 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。 分辨力、分辨率、准确度、 分辨力、分辨率、准确度、灵敏度
DVM的位数 的位数
1 3 2
最大能显示: 最大能显示:±1999(最高位只能显示 (最高位只能显示0/1) 例如, 例如,1999≈2000, , 2999 ≈40000, , 3999 ≈500000, , 3 1/2 三位半 3 2/3 3 3/4
位和基本量程结合 能说明DVM有无超量程能力 结合, ½位和基本量程结合,能说明 有无超量程能力
结论: 不同量程 不同量程“ 个字” 结论:1.不同量程“±1个字”误差对测结果不一样,测量 个字 误差对测结果不一样, 时应尽量选择合适的量程。同模拟电压表结论一致。 时应尽量选择合适的量程。同模拟电压表结论一致。 2.虽然 虽然DVM有4 ½位分辨力,但不正确使用,则达不到应 位分辨力, 虽然 有 位分辨力 但不正确使用, 有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。 有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。
3.测量误差 测量误差 固有误差用 表示, 数字电压表的固有误差 绝对误差∆表示 其表示方式有多种: 数字电压表的固有误差用绝对误差 表示,其表示方式有多种: ΔU=±(a%Ux十b%Um) ΔU=±(a% (a% =± (a%Ux十n字)
读数误差 决 定 转 换系 数、非线性 满度误差 决定量化误差、 决定量化误差、 内部噪声
任一读数下的相对误差为
∆U Um (5.40) ) γ= = ± a % + b % Ux Ux 由此式可见, 随读数Ux减小而增加 故在测量小电压时, 由此式可见, 随读数 减小而增加,故在测量小电压时,宜 γ 减小而增加, 换用较小的量程档,以提高测量精度。 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。 一致的。
例如, 、 位 的最高分辨力分别为100µV、 例如,3½、4½位、8½位DVM的最高分辨力分别为 位 的最高分辨力分别为 、 10µV、1nV。 、 。