數(shù)字多用表的計(jì)量檢定講稿

1、數(shù)字多用表,電學(xué)培訓(xùn),-,課程主要內(nèi)容,交直流數(shù)字儀器計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí),交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求,交直流數(shù)字儀器的基本原理,交直流數(shù)字儀器的檢定,第一章,交直流數(shù)字儀器計(jì)量基礎(chǔ)知,識(shí),交直流數(shù)字儀器是指以數(shù)字形式顯,示測(cè)量結(jié)果，測(cè)量或輸出交直流電壓，,交直流電流，交直流電阻的儀器儀表。,第一節(jié),數(shù)字儀器發(fā)展與現(xiàn)狀,?,數(shù)字儀器準(zhǔn)確度高，從,2 1/2,到,8 1/2,。不僅可以作為測(cè)量用工作計(jì),量器具，也可以作為量值傳遞用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)甚至計(jì)量基準(zhǔn)。,?,數(shù)字儀器具有智能化和可程控性，智能化通過(guò)自動(dòng)零位修正、自,動(dòng)線性修正等技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了準(zhǔn)確度等性能指標(biāo)的提高，同時(shí),還使數(shù)字儀器具有了測(cè)量結(jié)果的自動(dòng)數(shù)據(jù)

2、處理、自動(dòng)操作、自動(dòng),量程轉(zhuǎn)換、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)診斷自動(dòng)化等功能。,?,可程控性使數(shù)字儀器能夠與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)等外部控制,器實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)處理數(shù)據(jù)、自動(dòng)編輯數(shù)據(jù)、自動(dòng),存儲(chǔ)、自動(dòng)顯示、自動(dòng)打印等功能。,?,用計(jì)算機(jī)和可程控?cái)?shù)字儀器能夠方便地組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，使計(jì),量測(cè)試實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，使計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域跟上計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的,步伐成為可能。,?,為了使不同國(guó)別、不同廠家、不同功能、不同類型的可程控?cái)?shù)字,儀器的接口具有通用性，使其能夠方便地與計(jì)算機(jī)及其他裝置相,互連接，組成各種目的的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，需要通用的接口總線。,?,目前數(shù)字儀器常用的接口總線是,GPIB,通用接口總線

3、和,RS,232C,通訊接口總線。絕大多數(shù)臺(tái)式數(shù)字儀器、便攜式數(shù)字儀器都帶有,GPIB,接口或,RS,232C,接口。,?,如果各個(gè)不同廠家、不同功能的器件，都配裝了包含器件功能和,接口功能的,GPIB,接口，由于各接口是標(biāo)準(zhǔn)化的，那么在組建自動(dòng),測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，人們?cè)诮涌谟布矫鏌o(wú)需再做任何硬件工作，只需,用一條條,GPIB,母線將它們連接起來(lái)，便可方便地組成各種目的的,自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。,?,RS-232C,標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì),EIA,公布的串行通,訊標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的串行異步通信接口,中。,?,在由多臺(tái)獨(dú)立數(shù)字儀器組成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，每臺(tái)數(shù)字儀器都,有顯示器

4、、鍵盤和存儲(chǔ)器等部件。這些部件功能重復(fù)沒(méi)有必要，,為了降低自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的成本，電源的體積和重量，將獨(dú)立儀器,中的顯示電路、鍵盤、存儲(chǔ)器等去掉，把測(cè)量電路部分和接口電,路部分制成插卡式模塊，用不同的模塊與計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接組成,自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，,1992,年制定了適用于模塊化儀器的接口總線標(biāo)準(zhǔn),VXIbus ReV.1.4,。不同國(guó)別、不同廠家、不同功能的帶,VXIbus,接,口總線儀器模塊，即,VXIbus,模塊都可插入同一機(jī)箱。,VXI,儀器系,統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)總線式模塊化儀器系統(tǒng)，一般由微機(jī)、,VXIbus,模塊和,VXIbus,機(jī)箱組成。,?,VXIbus,儀器模塊是數(shù)字儀器的發(fā)展方向，,VXIbu

5、s,儀器自動(dòng)測(cè)試系,統(tǒng)是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展方向。,PCI,、,VXI,、,PXI,VXI,PCI,PXI,?,?,圖形語(yǔ)言的發(fā)展使我們能夠用圖形語(yǔ)言編寫,GPIB,儀器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的,程序，與,windows,視窗操作系統(tǒng)類似，能夠通過(guò)點(diǎn)擊圖標(biāo)和圖形來(lái)編寫,和運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)儀器程控，完成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試目的。這些圖標(biāo),和圖形可以做成與獨(dú)立測(cè)量?jī)x器面板上的控制件和顯示件相似，這樣便,在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)屏幕上形成儀器軟面板，即所謂虛擬儀器。虛,擬儀器的實(shí)現(xiàn)主要依靠計(jì)算機(jī)圖形語(yǔ)言，美國(guó)惠普公司（,HP,）、美國(guó),國(guó)家儀器公司,NI,、美國(guó)吉時(shí)利公司,Keithly,和美國(guó)艾歐泰克公司,Iote

6、ch,研,制開發(fā)出了許多適合于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的圖形語(yǔ)言，尤其是美國(guó),NI,公司的,labview,得到了廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用。,數(shù)字儀器的發(fā)展使測(cè)試儀器跟上了計(jì)算機(jī)發(fā)展的步伐，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā),展產(chǎn)生了全新概念的測(cè)量?jī)x器，數(shù)字儀器是測(cè)量?jī)x器的發(fā)展方向，,VXI,硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件形成的虛擬儀器是數(shù)字儀器的發(fā)展方向，數(shù)字儀,器將進(jìn)一步軟件化、集成化、系統(tǒng)化。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件組建將更加,方便靈活，軟件編程將更加簡(jiǎn)單，巧妙的測(cè)試方法，精湛的測(cè)試技術(shù)，,豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)將被固化到測(cè)試程序中，形成軟件形式的專家測(cè)試系統(tǒng)。,目前交直流數(shù)字儀器的用途和性能水平為：,?,一、,直流數(shù)字電壓表,?,直流數(shù)字電壓表的,

7、基本用途,是測(cè)量直流電壓，低電壓表可,作為電壓指零儀，即作為測(cè)量用工作計(jì)量器具，由于直流,數(shù)字電壓表準(zhǔn)確度不斷提高，已經(jīng)可以做到,8 1/2,位，,10,-6,數(shù)量級(jí)，所以直流數(shù)字電壓表已進(jìn)入校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，作為量,值傳遞用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)保存和復(fù)現(xiàn)直流電壓量值的任,務(wù)，檢定直流電壓表，直流電壓源等直流電壓計(jì)量器具。,智能型直流數(shù)字電壓表還可以測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)被測(cè)量的最,大值、最小值，測(cè)量誤差，比例，平均值，方差等。,?,目前先進(jìn)的直流數(shù)字電壓表性能為：,?,?,?,?,?,?,?,?,?,1.,顯示位數(shù),達(dá)到,8,1/2,2.,分辨力,達(dá)到,0.01,V,3.,輸入電阻,達(dá)到,10,10,4.,測(cè)

8、量誤差,達(dá)到,10,-6,數(shù)量級(jí),5.,測(cè)量速度,達(dá)到每秒幾萬(wàn)次,6.,測(cè)量范圍,100nV,100kV,按工作原理分,1.,比較型,比較型又分為逐次比較型、剩余電壓再循環(huán)型,2.,積分型,積分型又分為雙積分型、三積分型、脈沖調(diào)寬型、,V-F,變換型,?,3.,斜波型,斜波型又分為斜波式、階梯斜波式,?,4.,復(fù)合型,復(fù)合型又分為積分內(nèi)插式、積分電位差式。,?,二、直流數(shù)字電流表,?,直流數(shù)字電流表用于測(cè)量直流電流，小電流表可用作電流指零,儀，還可用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)直流電流量值對(duì)直流電流,進(jìn)行量值傳遞，檢定直流電流表，直流電流源等直流電流計(jì)量,器具。目前先進(jìn)的直流電流表性能為：,?,1.

9、,顯示位數(shù),6 1/2,?,2.,分辨力,0.1aA,?,3.,測(cè)量誤差,10,5,數(shù)量級(jí),?,4.,測(cè)量范圍,1pA,20A,?,直流數(shù)字電流表的類型按原理分有電阻式、放大器式、斬波放,大器式。按顯示位數(shù)分有三位、三位半,六位、六位半。按,體積形狀分有臺(tái)式、便攜式、手持式、面板式。,?,三、直流數(shù)字歐姆表,?,直流數(shù)字歐姆表用于測(cè)量直流電阻，精密低阻值的直流數(shù)字歐姆表一,般可以測(cè)量四線接法的直流電阻以便消除引線電阻引入的測(cè)量誤差。,直流數(shù)字歐姆表還可用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)直流電阻量值，對(duì)直,流電阻進(jìn)行量值傳遞，檢定直流電阻表，直流電阻源，直流電阻箱，,直流電橋等直流電阻計(jì)量器具。目前先進(jìn)的

10、直流數(shù)字歐姆表的性能為：,?,1.,顯示位數(shù),8,1/2,?,2.,分辨力,1,?,3.,測(cè)量誤差,10,6,數(shù)量級(jí),?,4.,測(cè)量范圍,1,10,8,?,直流數(shù)字歐姆表的類型按原理分有恒流源式運(yùn)算放大器法、四線測(cè)量,法、電壓法、比率法、逐位平衡法。按顯示位數(shù)分有三位、三位,半,八位、八位半。按體積形狀分有臺(tái)式、便攜式、手持式、面板,式。,?,四、交流數(shù)字電壓表,?,交流數(shù)字電壓表用于測(cè)量交流電壓，還可用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，保存和復(fù)現(xiàn),交流電壓量值，對(duì)交流電壓進(jìn)行量值傳遞，檢定交流電壓表，交流電,壓源等交流電壓計(jì)量器具。目前先進(jìn)的交流數(shù)字電壓表的性能為：,?,1.,顯示位數(shù),6,1/2,?,2.,分辨

11、力,1nV,?,3.,測(cè)量誤差,10,5,數(shù)量級(jí),?,4.,測(cè)量范圍,1mV,10kV,10Hz,10MHz,?,交流數(shù)字電壓表的類型很多。,?,按被測(cè)量的參數(shù)分，有平均值表、有效值表、峰值表。最適用的是真,有效值表，不僅可以測(cè)量正弦電壓的有效值，也可測(cè)量非正弦電壓的,有效值，但原理復(fù)雜，成本較高。平均值表原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，,只是不適用于非正弦，應(yīng)用也比較多。峰值表只適用于某些特殊測(cè)量，,應(yīng)用較少。,?,按工作原理分，有檢波式、熱電式、電子式。,?,按顯示位數(shù)分有三位、三位半,七位半。,?,五、交流數(shù)字電流表,?,交流數(shù)字電流表用于測(cè)量交流電流，還可用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，,保持和復(fù)現(xiàn)交流電流量值，

12、對(duì)交流電流進(jìn)行量值傳遞，檢,定交流電流表，交流電流源等交流電流計(jì)量器具。目前先,進(jìn)的交流數(shù)字電流表的性能為：,?,1.,顯示位數(shù),5,1/2,?,2.,分辨力,1nA,?,3.,測(cè)量誤差,10,4,?,4.,測(cè)量范圍,10nA,20A,10Hz,100kHz,?,交流數(shù)字電流表的原理多為分流器式。,?,有國(guó)家檢定規(guī)程時(shí)，檢定必須執(zhí)行國(guó)家檢定規(guī)程，沒(méi)有國(guó)家的，可執(zhí),行部門或地方檢定規(guī)程，部門或地方也沒(méi)有時(shí)，應(yīng)作為校準(zhǔn)或測(cè)試項(xiàng),目。,?,交直流數(shù)字儀器現(xiàn)有如下一些,檢定規(guī)程,：,?,國(guó)家檢定規(guī)程,JJG315-1983,直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程,?,國(guó)家檢定規(guī)程,JJG598-1989,直流數(shù)字電流

13、表檢定規(guī)程,?,國(guó)家檢定規(guī)程,JJG724-1991,直流數(shù)字歐姆表檢定規(guī)程,?,航天部檢定規(guī)程,JJG,（航天）,34,1999,交流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程,?,航天部檢定規(guī)程,JJG,（航天）,35,1999,交流數(shù)字電流表檢定規(guī)程,檢定和校準(zhǔn),?,檢定是指為評(píng)定計(jì)量器具的計(jì)量性能，確定其是,否合格所進(jìn)行的全部工作，包括檢驗(yàn)和加封蓋印,等。它是進(jìn)行量值傳遞的重要形式，是保證量值,準(zhǔn)確一致的重要措施。,?,“在規(guī)定條件下，為確定測(cè)量?jī)x器或測(cè)量系統(tǒng)所,指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量,值，與對(duì)應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一,組操作”。即校準(zhǔn)就是確定被校的量值。將被校,所指示的量與標(biāo)準(zhǔn)

14、所復(fù)現(xiàn)的量進(jìn)行比較，來(lái)確定,被校所指示的量的量值。,第二章,交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求,第一節(jié),數(shù)字表,?,一、,示值誤差,?,測(cè)量器具的,示值,Xt,與對(duì)應(yīng)輸入量的,真值,Xr,之差值為測(cè)量器具的示值,誤差。,?,由于真值不能確定，故使用約定真值（即標(biāo)準(zhǔn)值）,Xr,代替真值。,?,標(biāo)準(zhǔn)值是滿足規(guī)定的準(zhǔn)確度的用來(lái)代替真值的值，它一般是計(jì)量標(biāo),準(zhǔn)的示值。,?,從計(jì)量角度來(lái)說(shuō)，測(cè)量器具的示值,Xt,與它所指示的輸入量的標(biāo)準(zhǔn)值,Xr,之差值為測(cè)量器具的示值誤差，標(biāo)準(zhǔn)值是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量這個(gè)輸入,量時(shí)所指示的值。,?,示值誤差按絕對(duì)形式,表示為：,?,?,X,t,?,X,r,?,絕對(duì)示值誤差的單位與輸入量相同

15、。,?,示值誤差按相對(duì)形式,表示為：,X,t,?,Xr,?,?,X,r,?,相對(duì)示值誤差為無(wú)量綱數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示或,10,的冪次方表示。,?,示值誤差按工作條件的不同分為固有誤差和工作誤差。,?,固有誤差,是在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的示值誤差，又稱為基本誤差。規(guī)定,基本誤差的意義在于：,?,（,1,）便于評(píng)定考核計(jì)量器具的內(nèi)部質(zhì)量缺陷?？刂朴绊懥渴蛊溆?響減小并且固定，在這種情況下，計(jì)量器具表現(xiàn)出來(lái)的計(jì)量性能反,映了計(jì)量器具的內(nèi)部質(zhì)量缺陷，一般在標(biāo)準(zhǔn)條件下，計(jì)量器具的計(jì),量性能是最佳計(jì)量性能。在這種條件下使用，測(cè)量誤差最小。,?,（,2,）便于同類儀器性能比較。若某臺(tái)直流數(shù)字電壓表,25,溫度下,的年

16、允許誤差極限為,0.5%,另一臺(tái)直流數(shù)字電壓表,20,溫度下的,24h,允許誤差極限為,0.1%,，很難看出準(zhǔn)確度的優(yōu)劣，若都用基本誤,差來(lái)比較，便可一目了然。,?,（,3,）便于量值傳遞。較高一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)本級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定,本級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值是在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的，本級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)下,級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，確定下級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值也應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定。這,樣量值傳遞的準(zhǔn)確度高。,?,工作誤差,是在規(guī)定的工作條件下確定的示值誤差。,?,較高準(zhǔn)確度的交直流數(shù)字儀器的示值誤差都帶有時(shí)間概念為,24h,誤差、,30d,誤差、,90,天誤差、,0.5a,誤差、,1a,誤差。從上述數(shù)列中,選取，,1a,誤差就是一

17、年的示值誤差，其他類似。在這段時(shí)間內(nèi),不進(jìn)行調(diào)整，連續(xù)或不連續(xù)工作，任何時(shí)刻實(shí)測(cè)誤差均應(yīng)符合這,段時(shí)間的允許誤差極限。如實(shí)測(cè),24h,誤差應(yīng)符合,24h,允許誤差極,限。,?,測(cè)量器具示值誤差的技術(shù)要求為測(cè)量器具的允許誤差極限，允許,誤差極限是技術(shù)規(guī)范、規(guī)程中規(guī)定的測(cè)量器具的允許示值誤差極,限值。,?,允許誤差極限按絕對(duì)形式,表示為：,?,Lim,?,?,(,a,%,X,t,?,b,%,X,m,),?,?,?,?,式中：,lim,允許誤差極限,X,t,測(cè)量器具的示值,X,m,所測(cè)量程的滿度值,a,測(cè)量誤差的相對(duì)項(xiàng)系數(shù),b,測(cè)量誤差的固定項(xiàng)系數(shù),?,允許誤差極限按相對(duì)形式,表示為：,?,Lim,

18、X,m,?,?,(,a,%,?,b,%,),X,t,X,m,?,允許誤差極限的圖形表示如圖,9-2-1,，圖,9-2-2,所示。,?,從允許誤差極限的相對(duì)誤差曲線可見(jiàn)，被測(cè)量越接近滿量程相對(duì)誤差越,小，因此在使用數(shù)字儀器時(shí),要盡量使用靠近滿量程的區(qū)域,，在檢定數(shù)字,儀器時(shí)，選擇的標(biāo)準(zhǔn)儀器，其準(zhǔn)確度不僅在滿度點(diǎn)要小于被檢的,1/3,，在,遠(yuǎn)離滿量程的那些檢定點(diǎn)也要小于被檢的,1/3,。,tg,=a%,lim,b%,b%Xm,Xt,-Xm,Xm,Xm,a%,Xt,?,二、,線性誤差,?,測(cè)量?jī)x器輸入輸出特性實(shí)際曲線與理想直線的偏差為線性誤差，該直線,為量程始末的連線，即為清除零點(diǎn)誤差，調(diào)整滿量程誤

19、差為零后，量程,始末的連線。,?,測(cè)量?jī)x器輸入輸出特性曲線即為被測(cè)量與示值的關(guān)系曲線。測(cè)量?jī)x器一,Xt,般都盡量設(shè)計(jì)為線性的輸入輸出特性曲線，但由于設(shè)計(jì)制造的不完善，,又總存在一定程度的非線性。線性誤差即表征這一計(jì)量特性。,?,測(cè)量?jī)x器輸入輸出特性曲線圖如圖,9-2-3,所示。,實(shí)際曲線,-Xm,理想直線,Xm,Xo,?,用一個(gè)量程內(nèi)各檢定點(diǎn)中的最大誤差的引用誤差表示線性誤差的大?。??,m,?,?,X,m,?,式中：,實(shí)際曲線與理想直線的最大偏差；,?,測(cè)量?jī)x器的滿度值。,?,測(cè)量?jī)x器線性誤差用百分?jǐn)?shù)或,10,的冪次方表示。某一量程的一個(gè)點(diǎn)或幾個(gè),點(diǎn)的示值誤差可用外標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整使其減小甚至消除，

20、但又不是所有點(diǎn)都能被,調(diào)整。如果測(cè)量?jī)x器線性度好，幾個(gè)點(diǎn)示值誤差被調(diào)整掉，其他點(diǎn)也會(huì)隨,之減小，反之則不然，所以線性誤差是測(cè)量?jī)x器的重要計(jì)量特性。,?,三、重復(fù)性,?,在相同測(cè)量條件下，測(cè)量器具對(duì)重復(fù)使用相同的被測(cè)量提供非常接近的示,值的能力。,?,相同測(cè)量條件包括：相同的測(cè)試程序、相同的觀測(cè)者、在相同條件下使用,相同的測(cè)量設(shè)備、相同地點(diǎn)和在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。重復(fù)性用多次重,復(fù)測(cè)量的,實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差,表示：,1,n,2,s,n,?,(,X,ti,?,X,t,),?,n,?,1,i,?,1,?,重復(fù)性是準(zhǔn)確度的先決條件，允許重復(fù)性極限與其允許誤差極限的比一般,應(yīng)小于,1/5,。,?,四,、,穩(wěn)

21、定性,?,測(cè)量器具保持其計(jì)量特性恒定的能力。,?,可以用計(jì)量特性變化到某個(gè)規(guī)定的量所經(jīng)過(guò)的時(shí)間表示，也可以用,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的變化表示。,?,測(cè)量器具作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要保存量值，穩(wěn)定性是十分重要的計(jì)量,特性。測(cè)量器具作為工作量具去進(jìn)行測(cè)量，如果有測(cè)量誤差，可以,進(jìn)行修正，如果穩(wěn)定性不好，就很難修正，不可能測(cè)準(zhǔn)，所以從某,種意義上來(lái)講，,穩(wěn)定性比準(zhǔn)確度更重要。,?,允許穩(wěn)定性誤差極限與其允許誤差極限的比一般應(yīng)小于,1/3,。,?,五、,分辨力,?,測(cè)量?jī)x器能顯示出的被測(cè)量的最小增量。也就是使交直流數(shù)字儀器最低,一位數(shù)字變化一個(gè)字所對(duì)應(yīng)的被測(cè)量的變化量。,?,分辨力用被測(cè)量的最小增量值表示。如

22、若,6,1/2,位直流數(shù)字電壓表的最小,量程為,100mV,，則它的分辨力為,0.1,V,。,?,分辨力是準(zhǔn)確度的先決條件，分辨力引入的測(cè)量不確定度與其允許誤差,極限的比一般應(yīng)小于,1/5,。,?,六、鑒別力,?,使測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生未察覺(jué)的響應(yīng)變化的最大激勵(lì)變化，這種激勵(lì)變化應(yīng)是,緩慢而單調(diào)地進(jìn)行。,?,七、響應(yīng)時(shí)間,?,按規(guī)定的量值對(duì)測(cè)量?jī)x器施加激勵(lì)到響應(yīng)達(dá)到并保持在規(guī)定誤差范圍內(nèi),所需要的時(shí)間。,?,八、復(fù)現(xiàn)性,?,在變化的測(cè)量條件下，測(cè)量器具對(duì)同一被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果之間的一致性。,?,九、超然性,?,測(cè)量器具不影響被測(cè)量值的能力。,十、,輸入阻抗,在工作狀態(tài)下，測(cè)量?jī)x器輸入端所呈現(xiàn)的阻抗值，它

23、不含零電流和偏置電,流的影響。,直流數(shù)字電壓表開機(jī)工作狀態(tài)下的輸入電阻比非工作狀態(tài)下的輸入電阻大,得多。這是因?yàn)橹绷鲾?shù)字電壓表輸入端的前置放大器的負(fù)反饋?zhàn)饔脮?huì)大大,提高輸入電阻。連接到負(fù)載能力很低的信號(hào)源（如標(biāo)準(zhǔn)電池）時(shí)應(yīng)特別注,意應(yīng)在關(guān)機(jī)前先斷開連接。,十一、輸入零電流,在工作狀態(tài)下，在輸入信號(hào)為零時(shí)，測(cè)量?jī)x器的輸入電路中由儀器內(nèi)部電,路引起的電流。如圖,9-2-4,。,直流數(shù)字電壓表的輸入零電流在被測(cè)源內(nèi)阻上要產(chǎn)生電壓降引入測(cè)量誤差，,若測(cè)量線路的等效電路如圖,9-2-4,所示，則輸入零電流引入的測(cè)量誤差為：,被測(cè)信號(hào)源,?,?,I,0,R,0,直流電壓表,I,O,R,O,?,如果,I,O

24、,約為,10,10,A,，,R,O,約為,1,，則約為,10,10,V,。直流數(shù)字電壓表,輸入零電流引入的誤差影響數(shù)字電壓表的固定項(xiàng)誤差。,?,如果不對(duì)輸入零電流引入的誤差進(jìn)行修正，而且也不知道直流數(shù)字電,壓表零電流的確切量值和被測(cè)信號(hào)源輸出電阻的確切量值，將引入測(cè),量不確定度。應(yīng)進(jìn)行具體分析，使輸入零電流引入的測(cè)量不確定度可,忽略。,?,直流數(shù)字電壓表零電流是由于前置放大器的失調(diào)電流、漏電流、斬波,器的尖峰電流、輸入電流的不對(duì)稱性等原因形成的。,?,十二、抗干擾特性,?,任何企圖改變測(cè)量?jī)x器被測(cè)輸入信號(hào)的能源都稱為干擾源，根據(jù)干擾,源與輸入信號(hào)的引線關(guān)系，可分為,串模干擾和共模干擾,。,?,

25、（一）串模干擾抑制比,NMRR,（,Normal,mode,rejection,ratio,）,?,串接在直流數(shù)字電壓表輸入回路中的干擾源為串模干擾，如圖,9-2-5,所,示。,?,對(duì)串模干擾的抑制能力用串模抑制比,NMRR,來(lái)表示。,?,U,nm,NMRR,?,20,log,?,U,nm,H,直流數(shù)字電壓表,L,?,式中：,U,nm,串模干擾電壓的峰值，,V,；,?,U,nm,由串模干擾電壓引起的直流數(shù)字電壓表示值的,最大變化，,V,。,?,直流數(shù)字電壓表的串模干擾抑制比往往與干擾信號(hào)的頻,率有關(guān)，有時(shí)還與被測(cè)直流輸入信號(hào)的大小有關(guān)，檢定,時(shí)應(yīng)按要求設(shè)置干擾信號(hào)的頻率和被測(cè)直流信號(hào)。,?,串

26、模干擾抑制比也是準(zhǔn)確度的先決條件，在同樣的串模,干擾信號(hào)作用下，串模抑制比越大引入的測(cè)量不確定度,越小，應(yīng)進(jìn)行具體分析，使串模干擾引入的測(cè)量不確定,度可忽略。,?,（二）,共模干擾抑制比,CMRR,（,common,mode,rejectiou,ratio,）,?,同時(shí)加在直流數(shù)字電壓表高低輸入端與公共端之間的干擾源為共模干,擾，公共端可以是機(jī)殼、大地、外供電電源地。共模干擾分直流共模,干擾和交流共模干擾，如圖,9-2-6,，圖,9-2-7,所示。,?,共模干擾一種情況是被測(cè)信號(hào)源的地與數(shù)字電壓表的地之間的電流引,起的，另一種情況是數(shù)字電壓表浮地測(cè)量引起的。,?,對(duì)共模干擾的抑制能力用共模抑制

27、比,CMRR,來(lái)表示。,U,cm,CMRR,?,20,lg,?,U,cm,?,式中：,U,cm,共模干擾電壓的峰值，,V,；,?,U,cm,由共模干擾電壓引起的數(shù)字電壓表示值的最大變化,，,V,。,H,直流數(shù)字電壓表,L,G,H,直流數(shù)字電壓表,L,G,?,直流數(shù)字電壓表的共模干擾抑制比往往與干擾信號(hào)的頻率有關(guān)，有,時(shí)還與被測(cè)直流輸入信號(hào)的大小有關(guān)，檢定時(shí)應(yīng)按要求設(shè)置干擾信,號(hào)的頻率和被測(cè)直流信號(hào)，廠家在給出共模抑制比指標(biāo)的同時(shí)，應(yīng),給出共模干擾電壓的頻率范圍，如,50,0.5HZ,或,50,1.0HZ,。,?,共模干擾抑制比也是準(zhǔn)確度的先決條件，在同樣的共模干擾信號(hào)作,用下，共模干擾抑制比越

28、大，引入的測(cè)量不確定度越小，應(yīng)進(jìn)行具,體分析，使共模干擾引入的測(cè)量不確定度可忽略。,?,十三、波峰因數(shù),?,周期性被測(cè)信號(hào)的峰值與它的有效值之比。,?,交流數(shù)字電壓表測(cè)量其波峰因數(shù)小于規(guī)定的波峰因數(shù)的被測(cè)信號(hào)時(shí)，,測(cè)量誤差都應(yīng)滿足允許誤差極限。,?,三、重復(fù)性,?,標(biāo)準(zhǔn)源的重復(fù)性是在相同條件下，對(duì)于相同的示值，提供非常接近的輸出,量的能力。,?,標(biāo)準(zhǔn)源重復(fù)性的其他一些概念與數(shù)字表相同。,?,四、穩(wěn)定性,?,標(biāo)準(zhǔn)源穩(wěn)定性的概念與數(shù)字表相同。,?,五、分辨力,?,調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)源輸出調(diào)節(jié)盤最后一盤示值變化一個(gè)字，對(duì)應(yīng)的輸出量的變化量。,?,分辨力用這一變化量表示。,?,標(biāo)準(zhǔn)源分辨力的其他概念與數(shù)字表相同

29、。,?,六、建立時(shí)間,?,從一個(gè)穩(wěn)定的輸出值設(shè)定另一輸出值開始至輸出信號(hào)達(dá)到并保持在規(guī)定,誤差范圍內(nèi)所需的時(shí)間。,?,七、復(fù)現(xiàn)性,?,在變化的條件下，標(biāo)準(zhǔn)源對(duì)同一示值，輸出電壓的一致性。,?,八、輸出阻抗,?,在工作狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)源輸出端對(duì)外呈現(xiàn)的阻抗。,第三章,交直流數(shù)字儀器的基本原理,?,交直流數(shù)字儀器工作原理很多，交直流數(shù)字表有,V/T,變,換型、逐次逼近比較型、雙積分型、脈沖調(diào)寬型、剩,余電壓再循環(huán)型等，交直流標(biāo)準(zhǔn)源有放大器型，電阻,分壓型、脈沖調(diào)寬型等。下面重點(diǎn)簡(jiǎn)介幾例，以便了,解其工作原理，加深對(duì)交直流數(shù)字儀器性能的理解。,第一節(jié),直流數(shù)字電壓表基本原理,?,一、,直流數(shù)字電壓表基本

30、原理,?,?,?,直流數(shù)字電壓表基本原理框圖如圖,9-3-1,所示。,U,x,U,i,N,衰減器,K,前置放大器,A A/D,轉(zhuǎn)換器,C,計(jì)數(shù)譯碼顯示器,?,基準(zhǔn)電壓,?,?,A/D,轉(zhuǎn)換器為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。,將被測(cè)量,U,x,經(jīng)衰減器和前置放大器規(guī)范為,A/D,轉(zhuǎn)換器輸入范圍內(nèi)的量，再經(jīng),A/D,轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,N,，計(jì)數(shù)譯碼顯示電路完成對(duì),N,的記錄和顯示。不同,的,U,x,值與不同的,N,值一一對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量,U,X,的數(shù)字化測(cè)量。,N,?,KACU,x,?,?,?,式中：,K,衰減器衰減系數(shù)；,A,放大器放大系數(shù)；,C,A/D,轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換系數(shù)。,理想情況下,K,、,A,、,C,

31、都是常數(shù)，,N,正比于,U,X,，顯示值正比于被測(cè)量。,?,二、直流數(shù)字電壓表各部分主要功能,?,（一）,A/,轉(zhuǎn)換器,?,A/D,轉(zhuǎn)換器的作用是將規(guī)范化的模擬量,U,i,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,N,，這部分是直,流數(shù)字電壓表的核心，不同原理的,A/D,變換器構(gòu)成了不同原理的直流,數(shù)字電壓表，,A/D,變換器的不同特性也對(duì)整機(jī)的不同特性產(chǎn)生主要影,響。,?,（二）基準(zhǔn)電壓,?,基準(zhǔn)電壓是直流數(shù)字電壓表的內(nèi)部參考電壓。我們講測(cè)量就是將被測(cè),量與同性質(zhì)的已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，用標(biāo)準(zhǔn)量或標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)來(lái)表,示被測(cè)量。,A/D,轉(zhuǎn)換器就是實(shí)現(xiàn)這一比較的裝置，基準(zhǔn)電壓就是已知,的標(biāo)準(zhǔn)量。因此基準(zhǔn)電壓是作為測(cè)量?jī)x器的

32、直流數(shù)字電壓表的不可缺,少的部件。,?,（三）前置放大器,?,前置放大器的作用一方面是使整機(jī)的測(cè)量范圍向小量程擴(kuò)展，另一方,面是為了改善整機(jī)的輸入特性，減小整機(jī)的零電流，提高整機(jī)的輸入,電阻，并且前置放大器作為,A/D,轉(zhuǎn)換器的前級(jí)，也可以減小和固定,A/D,轉(zhuǎn)換器的信號(hào)源的輸出電阻。,?,（四）衰減器,?,衰減器的作用是對(duì)大信號(hào)進(jìn)行衰減以便使整機(jī)的測(cè)量范圍向大量程擴(kuò),展。,?,（五）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路,?,將,A/D,轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量,N,變成十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)。,?,三、,A/D,轉(zhuǎn)換器基本原理,?,A/D,轉(zhuǎn)換器類型很多。,?,按被測(cè)量分，有瞬時(shí)值和平均值型。,?,按轉(zhuǎn)換技術(shù)分，有積分型和

33、非積分型。,?,按轉(zhuǎn)換程序分，有有程序和無(wú)程序。,?,測(cè)量是被測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過(guò)程，從這個(gè)概念出發(fā)，若按怎樣,比較來(lái)分，有直接比較型、間接比較型和復(fù)合比較型。,?,直接比較型是將模擬電壓直接與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，得到數(shù)字量，這類,包括連續(xù)比較，逐次比較，斜波電壓比較等多種。這種轉(zhuǎn)換是瞬時(shí)比,較，抗干擾能力差，但速度快。,?,間接比較型是輸入的電壓信號(hào)不直接與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，而是先將兩,者都變?yōu)橹虚g物理量，再進(jìn)行比較（中間物理量一般為頻率,F,或時(shí)間,T,），然后將比較得到的頻率或時(shí)間進(jìn)行數(shù)字編碼，這類包括雙斜式，,脈沖調(diào)寬式，積分型,V-f,式，多斜式等。,?,這類轉(zhuǎn)換是平均值測(cè)量，抗干擾能

34、力強(qiáng)，但速度慢。,?,復(fù)合型是將直接與間接比較兩類原理結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，獲得了更,佳的性能，目前這種類型的新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，發(fā)展很快，但線路復(fù)雜，,成本較高。,?,以下舉例詳述,A/D,轉(zhuǎn)換器原理,?,（一）逐次逼近比較型,A/D,轉(zhuǎn)換器,?,1.,轉(zhuǎn)換原理,?,逐次逼近比較型,A/D,轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理可以用天平稱法碼的稱量法來(lái),加以類比，如圖,9-3-2,所示。,?,2.,逐次逼近比較型,A/D,轉(zhuǎn)換器的性能及對(duì)整機(jī)指標(biāo)的影響,?,（,1,）,A/D,的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度,?,A/D,轉(zhuǎn)換過(guò)程是用,D/A,轉(zhuǎn)換器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓法碼逼近輸入電壓,V,i,，,轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，數(shù)碼形式的電壓法碼便可作為數(shù)字輸

35、出。,?,這時(shí),V,i,=V,Ri,（,i,取所有被保留下來(lái)的電壓法碼的那些號(hào)碼）從表達(dá)式可,見(jiàn)，,A/D,的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度主要取決于,D/A,的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度，后者一般比前,者高。,?,D/A,轉(zhuǎn)換器一般由基準(zhǔn)電壓、模擬開關(guān)、解碼網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器組成，,如圖,9-3-5,所示。,?,一般：,V,R,?,A,f,V,N,?,?,?,?,?,式中：,A,f,運(yùn)算放大器的閉環(huán)放大系數(shù)；,V,N,基準(zhǔn)電壓；,解碼網(wǎng)絡(luò)的電阻比率。,與輸入數(shù)碼成線性關(guān)系,?,可見(jiàn),D/A,轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度主要由基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性、運(yùn)算放大,器的運(yùn)算誤差、解碼網(wǎng)絡(luò)的比率誤差等決定，并直接影響,DVM,整機(jī),的測(cè)量準(zhǔn)確度，形成其相

36、對(duì)項(xiàng)誤差。另外，模擬開關(guān)的殘余參量，,放大器的零漂、噪聲、偏移等也直接影響,DVM,整機(jī)的測(cè)量準(zhǔn)確度，,形成其固定項(xiàng)誤差。,?,由于解碼網(wǎng)絡(luò)的比率誤差與輸入,D/A,轉(zhuǎn)換器的數(shù)碼有關(guān)，故反饋逼,近比較型,A/D,轉(zhuǎn)換器的非線性誤差具有比較復(fù)雜的形式，即不容易,用一簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系式來(lái)表達(dá)。,?,（,2,）,A/D,轉(zhuǎn)換器的分辨力,?,比較器的閥值和零漂噪聲，放大器、,A/D,轉(zhuǎn)換器的零漂噪聲限制了,轉(zhuǎn)換器的分辨力，也限制了,DVM,整機(jī)的分辨力。,?,（,3,）,A/D,轉(zhuǎn)換器的,轉(zhuǎn)換速度,?,A/D,轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度一方面受比較器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的制約，另一方面,受,D/A,轉(zhuǎn)換器響應(yīng)時(shí)間的限制，整個(gè)

37、,A/D,轉(zhuǎn)換過(guò)程由固定的,n,步組成,（,n,為電壓法碼總個(gè)數(shù)），對(duì)每一步所安排的時(shí)間至少要大于比較,器響應(yīng)時(shí)間與,D/A,轉(zhuǎn)換器響應(yīng)時(shí)間之和。但一般也在微秒級(jí)，例如,對(duì)一個(gè)五位表來(lái)說(shuō)，具有,20,個(gè)電壓法碼需,20,步，若每一步為,5,s,則,轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為,100,s,，故轉(zhuǎn)換速度高是逐次逼近比較型,A/D,轉(zhuǎn)換器,的突出特點(diǎn)。,?,同時(shí)由于轉(zhuǎn)換具有固定的程序，故轉(zhuǎn)換速度不隨輸入電壓,V,i,太小而,變化。,?,（,4,）抗干擾能力和被測(cè)量性質(zhì),?,反饋逼近比較型,A/D,轉(zhuǎn)換器屬于直接比較型，測(cè)量的是被測(cè)電壓的,瞬時(shí)值，因此抗干擾能力差，疊加在被測(cè)電壓上的干擾信號(hào),100%,地反映在測(cè)量

38、結(jié)果中。,?,（二）,雙斜式,A/D,轉(zhuǎn)換器,?,1.,轉(zhuǎn)換原理,?,雙斜式,V-T,轉(zhuǎn)換型,A/D,轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化框圖如圖,9-3-6,所示。信號(hào)波形圖如,圖,9-3-7,所示。,?,2.,雙斜式,A/D,轉(zhuǎn)換器的性能及對(duì)整機(jī)指標(biāo)的影響,?,（,1,）轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度,?,由轉(zhuǎn)換公式可見(jiàn)，基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確度穩(wěn)定性直接影響轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度，,進(jìn)而影響整機(jī)測(cè)量準(zhǔn)確度的相對(duì)項(xiàng)誤差。,N,1,、,N,2,的量化誤差影響整,機(jī)準(zhǔn)確度的固定項(xiàng)。其次模擬開關(guān)殘余參量積分器的偏移、零漂、,噪聲也都影響整機(jī)準(zhǔn)確度的固定項(xiàng)。,?,（,2,）,A/D,轉(zhuǎn)換器的分辨力,?,A/D,轉(zhuǎn)換器的分辨力主要受比較器閥值電壓的限制，這也是影響

39、整,機(jī)分辨力的主要因素。,?,（,3,）,抗干擾能力,?,雙斜式,A/D,轉(zhuǎn)換是間接比較型，測(cè)量的是被測(cè)量在采樣時(shí)間,T,1,內(nèi)的平,均值，因此對(duì)疊加在被測(cè)量信號(hào)上的交流干擾信號(hào)有較好的抑制能,力，一般情況下串模干擾電壓主要為電網(wǎng),?,電壓，如圖,9-3-8,所示。如果取采樣時(shí)間為電網(wǎng)電壓周期的整數(shù)倍，,則對(duì)稱的工頻干擾即可完全消除。當(dāng)然，工頻變化時(shí)，,T,1,不變，抑,制能力將隨之下降，所以在檢查數(shù)字電壓表的串模抑制能力時(shí)，對(duì),所加的串模干擾信號(hào)的頻率有一定要求，在不同的頻率下，,DVM,表,現(xiàn)不同的串模干擾抑制能力。,?,（,4,）,轉(zhuǎn)換速度,?,雙斜式轉(zhuǎn)換速度較慢，為了提高對(duì)工頻干擾的抑

40、制能力，采樣時(shí)間,最少為,20ms,，因,?,此總的轉(zhuǎn)換速度就更慢了，一般不超過(guò),20,次,/,秒，與反饋逼近比較型,相比差兩三個(gè)數(shù)量級(jí)。,?,?,?,?,（三）脈沖調(diào)寬式,A/D,轉(zhuǎn)換器,脈沖調(diào)寬式,A/D,轉(zhuǎn)換器原理框圖如圖,9-3-9,所示。,脈沖調(diào)寬式,A/D,轉(zhuǎn)換器信號(hào)波形圖如圖,3-10,所示。,A/D,轉(zhuǎn)換器的原理類型是十分多的，這里我們僅列舉出以上三個(gè),例子，遠(yuǎn)不能代表其全部，但從中可以對(duì),A/D,轉(zhuǎn)換原理建立一個(gè),基本概念，了解不同原理的,A/D,轉(zhuǎn)換器，測(cè)量的量是不同的（例,如有的測(cè)平均值，有的測(cè)瞬時(shí)值）。原理不同，其性能指標(biāo)各有,優(yōu)缺點(diǎn)（例如有的速度快但抗干擾能力差，有的

41、速度慢但抗干擾,能力強(qiáng)）。原理不同，非線性誤差性質(zhì)不同，即刻度特性曲線的,形狀不同。并且可以大致了解，,A/D,轉(zhuǎn)換電路影響整機(jī)測(cè)量準(zhǔn)確,度的誤差來(lái)源和因素加深我們對(duì)整機(jī)性能指標(biāo)的理解，,A/D,轉(zhuǎn)換,器作為,DVM,的核心，它的性能主要影響整機(jī)的測(cè)量準(zhǔn)確度、線性,度、穩(wěn)定性、分辨力、抗干擾能力、測(cè)量速度、響應(yīng)時(shí)間,?,四、前置放大器,?,由于前置放大器主要作用是為了提高整機(jī)的輸入特性，因此,DVM,中的前,置放大器多采用電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，以便提高整機(jī)的輸入阻抗。如圖,9-3-11,所示。,?,電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路,?,（一）閉環(huán)放大倍數(shù),A,?,可見(jiàn)前置放大器閉環(huán)增益僅僅決定于電阻的比值，電

42、阻比值的誤差決定,了閉環(huán)放大倍,?,數(shù)的誤差，而采用精密線繞電阻，比值誤差是可以做得很小的。,?,當(dāng),一定時(shí)，,A,o,越大，這一誤差越小。,?,當(dāng),A,o,一定時(shí)，,越大，這一誤差越小。,的大小實(shí)際上是,DVM,量程的不同，,因此說(shuō)明不同量程放大器閉環(huán)放大倍數(shù)的誤差不同，這也是各量程誤差,大小不同的原因之一。,?,另外放大器的零偏、零漂、噪聲也是重要的誤差源，它們是在輸入短路,時(shí)，輸出端電壓。這是由于制造上的不對(duì)稱，時(shí)漂、溫漂、器件噪聲等,引起的，它們的作用等效為在被測(cè)電壓上疊加了誤差電壓，如圖,9-3-12,所示，這一誤差影響整機(jī)測(cè)量準(zhǔn)確度的固定項(xiàng)誤差。,?,（二）閉環(huán)輸入電阻,?,前置放

43、大器閉環(huán)輸入電阻的等效電路如圖,9-3-13,所示。,?,可見(jiàn)閉環(huán)輸入電阻,R,i,比開環(huán)輸入電阻,r,i,增加了,1+,A,o,倍，一般,DVM,都,利用串聯(lián)電壓,?,反饋技術(shù)來(lái)提高整機(jī)的輸入電阻，使用時(shí)要注意,DVM,在工作狀態(tài),（即開機(jī)時(shí)）具有很高的輸入電阻，而在非工作狀態(tài)（即關(guān)機(jī)時(shí)）輸,入電阻僅僅是開環(huán)輸入電阻,r,i,比,R,i,大大降低。,?,（三）零電流,I,o,?,DVM,的零電流或是由運(yùn)算放大器第一級(jí)管子的工作電流引起，或是,由斬波器尖峰電壓引起，或是由斬波管泄漏電流引起，它的大小隨溫,度和濕度而變化，其方向是固定不變的，,I,o,的大小與,V,X,無(wú)關(guān)，但隨環(huán),境溫度變化。

44、,?,五、衰減器,?,衰減器一般是電阻分壓式，如圖,9-3-14,所示。,R,2,V,0,?,V,x,R,1,?,R,2,?,分壓系數(shù)的誤差取決于分壓電阻的精度，一般是能夠做得比較高的，,但是要注意，當(dāng)輸入電壓比較高時(shí)，分壓電阻上的功率比較大時(shí)，電,阻阻值相對(duì)低功率時(shí)會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而造成分壓系數(shù)的誤差，在作,1000V,量程檢定時(shí)，有不少表顯示值隨時(shí)間而明顯變化，這恐怕就是,分壓電阻阻值的變化所引起的。,?,衰減器的輸入電阻構(gòu)成整機(jī)高量程輸入電阻，為提高輸入電阻，希望,分壓電阻阻值盡量大，而太大了衰減系數(shù)又易受泄漏電流的影響，所,以又不能太大，一般高精度表高量程輸入電阻做到,10,M,輸入電阻

45、。,?,六、基準(zhǔn)電壓,?,基準(zhǔn)電壓多采用齊納二極管，從上述兩種,A/D,轉(zhuǎn)換可見(jiàn),?,數(shù)字表的顯示值都與基準(zhǔn)電壓有關(guān)，數(shù)字表的穩(wěn)定性，尤其是,長(zhǎng)期穩(wěn)定性，主要由基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)齊納管來(lái)決定，所以基準(zhǔn),電壓也是數(shù)字表的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。,第二節(jié),交流數(shù)字電壓表基本原理,?,一個(gè)交流,直流電壓轉(zhuǎn)換器配上一個(gè)直流,數(shù)字電壓表，就構(gòu)成一臺(tái)交流數(shù)字電壓表。,?,交流電壓有三個(gè)特征量：平均值、有效值和,峰值，根據(jù)這三個(gè)特征量，交直流電壓轉(zhuǎn)換,器也分為平均值、有效值和峰值三種類型。,采用不同原理的交直流電壓轉(zhuǎn)換器配上直流,數(shù)字電壓表，就構(gòu)成不同原理的交流數(shù)字電,壓表。,第三節(jié),直流數(shù)字電流表基本原理,?,直流數(shù)字電流

46、表是用于對(duì)直流電流進(jìn)行精密測(cè)量的一種主要設(shè)備。一,般是將被測(cè)直流電流轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，然后進(jìn)行測(cè)量。一般稱這種轉(zhuǎn),換電路為電流,電壓（,IV,）轉(zhuǎn)換器。根據(jù)轉(zhuǎn)換原理的不同，可以分為兩,種不同方式的電流,電壓（,IV,）轉(zhuǎn)換器，即分流器式電流,電壓（,IV,）,轉(zhuǎn)換器和負(fù)反饋放大式電流,電壓（,IV,）轉(zhuǎn)換器。根據(jù)被測(cè)電流的大小,不同，這兩種轉(zhuǎn)換器都有廣泛的應(yīng)用。,最簡(jiǎn)單的電流,電壓（,IV,）轉(zhuǎn)換器是根據(jù)歐姆定律得來(lái)的：即讓被測(cè)電,流,I,X,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻,RN,變換成直流電壓,U,X,，再利用直流數(shù)字電壓表測(cè)量電壓,的方法準(zhǔn)確測(cè)量直流電壓,U,X,，則被測(cè)電流,I,X,的大小用,R,N,上

47、的壓降,U,X,表示為：,I,X,=U,X,/R,N,對(duì)于多量程直流數(shù)字電流表，一般是通過(guò)量程選擇開關(guān)分別接通不同阻值,的標(biāo)準(zhǔn)電阻，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大小不同的被測(cè)電流進(jìn)行分量程測(cè)量。原理框圖,如圖,9-3-26,所示。,?,?,?,第四節(jié),交流數(shù)字電流表基本原理,?,在數(shù)字多用表中，交流電流的測(cè)量功能是以電流,電壓,（,IV,）變換器和交流,直流（,ACDC,）變換器為基,礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的,?,被測(cè)交流電流首先流經(jīng)電流,電壓變換器，轉(zhuǎn)換成交流,電壓，再經(jīng)過(guò)交流,直流變換器轉(zhuǎn)換成直流電壓，最后,經(jīng)量程選擇、模數(shù)轉(zhuǎn)換、顯示邏輯及驅(qū)動(dòng)等，在顯示器,件上顯示被測(cè)交流電流的實(shí)際值。,第五節(jié),直流數(shù)字歐姆表基本原理,?

48、,將電阻變換成直流電壓的轉(zhuǎn)換電路被稱為,電阻,電壓（,）變換器，簡(jiǎn)稱為歐姆變換,器。歐姆變換器通常有兩種構(gòu)成方式：即運(yùn)算,放大器法和積分運(yùn)算法。直流數(shù)字式歐姆表通,常由一個(gè)精確的直流運(yùn)算放大器和一個(gè)數(shù)字電,壓表組成，有的做成插件，成為數(shù)字多用表的,一部分，有的則做成單功能的數(shù)字歐姆表。總,之，數(shù)字歐姆表利用直流運(yùn)算放大器進(jìn)行電阻,電壓（,）變換，再用直流數(shù)字電壓表測(cè),出電壓，從而得到被測(cè)電阻的歐姆數(shù)值。,交直流數(shù)字儀器的檢定,?,交直流數(shù)字儀器的檢定方法比較簡(jiǎn)單，采用檢定規(guī),程介紹的檢定方法即可。但應(yīng)注意寄生參數(shù)的影響，,如直流數(shù)字電壓表的輸入電阻、零電流影響，小電,流、高電壓測(cè)量時(shí)漏電流影響

49、，小電壓測(cè)量時(shí)信號(hào),線電阻影響，大電流測(cè)量時(shí)溫升影響等。,檢定規(guī)程,檢定規(guī)程一般包括如下內(nèi)容：,1,檢定規(guī)程的適用范圍；,2,被檢計(jì)量器具的用途原理和結(jié)構(gòu)；,3,被檢計(jì)量器具的技術(shù)要求；,4,被檢計(jì)量器具的檢定條件；,5,被檢計(jì)量器具的檢定項(xiàng)目；,6,被檢計(jì)量器具的檢定方法；,7,檢定結(jié)果的處理方法；,8,檢定周期的規(guī)定。,第一節(jié),直流數(shù)字電壓表的檢定,直流數(shù)字電壓表的檢定項(xiàng)目有：示值誤差，線性誤差，穩(wěn),定性，分辨力，輸入電阻和零電流，串模抑制比，共模抑,制比。,一、示值誤差的檢定,（一）標(biāo)準(zhǔn)的選擇檢定方法和檢定線路,根據(jù)被檢直流數(shù)字電壓表的測(cè)量范圍和允許誤差極限，,根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備條件，從檢定規(guī)程介紹的檢定方法,中選擇檢定方法和檢定線路。根據(jù)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定,度一般應(yīng)優(yōu)于被檢器具的允許誤差極限的,1/3,原則,，分析計(jì),量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度，根據(jù)檢定線路寫出標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)式，根,據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)式和隱含的不確定因素，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)