數(shù)字萬用表及誤差分析

1、1.1.3 3. .1 1 數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表(dvmdigital voltmeter) 一、功能和特點一、功能和特點1、數(shù)字顯示、直觀準(zhǔn)確、數(shù)字顯示、直觀準(zhǔn)確2、準(zhǔn)確度高、準(zhǔn)確度高3、分辨率高、分辨率高可現(xiàn)實的最小數(shù)可現(xiàn)實的最小數(shù)/可現(xiàn)實的最大數(shù)可現(xiàn)實的最大數(shù)分辨力、分辨率、準(zhǔn)確度、靈敏度分辨力、分辨率、準(zhǔn)確度、靈敏度分辨力：在最低電壓量程上末位分辨力：在最低電壓量程上末位1個字所代表的電壓值，個字所代表的電壓值，它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。 3.測量誤差測量誤差 數(shù)字電壓表的數(shù)字電壓表的固有誤差固有誤差

2、用用絕對誤差絕對誤差表示，其表示方式有多種：表示，其表示方式有多種： u=u=(a(au ux x十十b bu umm) ) = = (a (au ux x十十n n字字) ) 滿度誤差滿度誤差決定量化誤差、決定量化誤差、內(nèi)部噪聲內(nèi)部噪聲讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差決定轉(zhuǎn)決定轉(zhuǎn)換系換系數(shù)、非線性數(shù)、非線性 任一讀數(shù)下的相對誤差為任一讀數(shù)下的相對誤差為 xmxuubauu%（5.40） 由此式可見，由此式可見， 隨讀數(shù)隨讀數(shù)ux減小而增加，故在測量小電壓時，宜減小而增加，故在測量小電壓時，宜換用較小的量程檔，以提高測量精度。此結(jié)果與模擬電壓表是換用較小的量程檔，以提高測量精度。此結(jié)果與模擬電壓表是一致的。一

3、致的。 例：例：用用4 位位sx1842dvm測測1.5v電壓，分別用電壓，分別用2v檔和檔和200檔測量，已知：檔測量，已知：2v檔固有誤差：檔固有誤差：0.025%ux 1個字，個字，200v檔固有誤差：檔固有誤差：0.03%ux 1個字個字問：兩種情況下由固有誤差引起的測量誤差各為多少？問：兩種情況下由固有誤差引起的測量誤差各為多少？解：解：因因4 位位dvm最大顯示為最大顯示為19999，所以，所以2v和和200v檔的檔的1個字分別代表：個字分別代表：220.000119999dv 2002000.0119999dv 2002000.03%0.010.03%0.67%0.70%1.5u

4、uu 220.025%0.00010.032%1.5uuu 結(jié)論結(jié)論：1.不同量程不同量程“1個字個字”誤差對測結(jié)果不一樣，測量誤差對測結(jié)果不一樣，測量時應(yīng)盡量選擇合適的量程。同模擬電壓表結(jié)論一致。時應(yīng)盡量選擇合適的量程。同模擬電壓表結(jié)論一致。 2.雖然雖然dvm有有4 位分辨力，但不正確使用，則達不到位分辨力，但不正確使用，則達不到應(yīng)有的準(zhǔn)確度。故分辨力高不等于準(zhǔn)確度高。應(yīng)有的準(zhǔn)確度。故分辨力高不等于準(zhǔn)確度高。分辨力分辨力 準(zhǔn)確度（誤差）準(zhǔn)確度（誤差） 需要指出，分辨力與準(zhǔn)確度屬于兩個不同的概念。前者表征需要指出，分辨力與準(zhǔn)確度屬于兩個不同的概念。前者表征儀表的儀表的“靈敏性靈敏性”，即對微

5、小電壓的，即對微小電壓的“識別識別”能力；后者反映測能力；后者反映測量的量的“準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性”，即測量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然，即測量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然的聯(lián)系，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率）的聯(lián)系，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率）誤以為是類似于準(zhǔn)確度的一項指標(biāo)。實際上分辨力僅與儀表誤以為是類似于準(zhǔn)確度的一項指標(biāo)。實際上分辨力僅與儀表顯示位數(shù)有關(guān)，而準(zhǔn)確度則取決于顯示位數(shù)有關(guān)，而準(zhǔn)確度則取決于a/d 轉(zhuǎn)換器等的總誤差。轉(zhuǎn)換器等的總誤差。從測量角度看，分辨力是從測量角度看，分辨力是“虛虛”指標(biāo)（與測量誤差無關(guān)），準(zhǔn)指標(biāo)（與測量誤差無關(guān)），準(zhǔn)確度才是確度

6、才是“實實”指標(biāo)（代表測量誤差的大小）。指標(biāo)（代表測量誤差的大?。?。 因此，任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力的方案是不可取的。因此，任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力的方案是不可取的。例選用分辨率為例選用分辨率為24位的位的a/d，并不能保證實現(xiàn)，并不能保證實現(xiàn)24位的準(zhǔn)確度。位的準(zhǔn)確度。 在設(shè)計上通常，在設(shè)計上通常，分辨力應(yīng)高于準(zhǔn)確度，保證分辨力不會制約分辨力應(yīng)高于準(zhǔn)確度，保證分辨力不會制約可獲得的準(zhǔn)確度，以保證從讀數(shù)中檢測出小的變化量。可獲得的準(zhǔn)確度，以保證從讀數(shù)中檢測出小的變化量。 例如，例如，3、4位、位、8位位dvm的最高分辨力分別為的最高分辨力分別為100v、10v、1nv。 1.1

7、. 999999v 999999v： 量程量程/ /最大顯示值最大顯示值=2/1999999=2/1999999 =2/2000000v=10 =2/2000000v=10-6-6v=1vv=1v v mv v v mv v 由于分辨力與數(shù)字電壓表中由于分辨力與數(shù)字電壓表中a/d的位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，分辨的位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，分辨力愈高，故有時稱具有多少位的分辨力。例如，稱力愈高，故有時稱具有多少位的分辨力。例如，稱12位位a/d具具有有12位分辨力，同時，分辨力越高，被測電壓愈小，電壓表愈位分辨力，同時，分辨力越高，被測電壓愈小，電壓表愈靈敏，故有時把分辨力稱作靈敏度。靈敏，故有時把分辨力稱

8、作靈敏度。 dvm的位數(shù)的位數(shù)最大能顯示：最大能顯示：1999（最高位只能顯示（最高位只能顯示0/1）位和基本量程位和基本量程結(jié)合結(jié)合，能說明，能說明dvm有無超量程能力有無超量程能力132例如，例如，19992000， 3 1/2 三位半三位半 2999 40000， 3 2/33999 500000， 3 3/4超量程能力超量程能力舉例：被側(cè)電壓為舉例：被側(cè)電壓為13.04v如果使用三位如果使用三位dvm有超量程能力？有超量程能力？使用使用100v量程量程降低測量的精度以及分辨力降低測量的精度以及分辨力如果使用如果使用1v量程，最大顯示？有超量程能力？量程，最大顯示？有超量程能力？使用使用

9、2v量程，最大顯示？有超量程能力？量程，最大顯示？有超量程能力？132如果使用三位半如果使用三位半dvm有超量程能力？有超量程能力？沒有降低測量的精度以及分辨力沒有降低測量的精度以及分辨力當(dāng)滿量程為當(dāng)滿量程為10v的的四位四位表，其輸入電壓從表，其輸入電壓從9.999v變至變至10.001v時，若無超量程能力，計數(shù)器溢出，量程自動時，若無超量程能力，計數(shù)器溢出，量程自動切換到切換到100v，得到，得到“10.00v”的顯示，丟失了的顯示，丟失了0.001v的信息；的信息；被測電壓：被測電壓：“10.001v”。當(dāng)量程為當(dāng)量程為10v的四位半表，則不會降低精度和分辨的四位半表，則不會降低精度和分

10、辨力，量程仍為力，量程仍為10v，顯示為，顯示為“10.001v”。數(shù)字電壓表組數(shù)字電壓表組成成(dvmdigital voltmeter) 直流數(shù)字電壓表的基本方框圖直流數(shù)字電壓表的基本方框圖輸入輸入模擬部分模擬部分?jǐn)?shù) 字 部數(shù) 字 部分分電源電源輸入輸入電路電路轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器a-da-d計數(shù)器計數(shù)器顯示器顯示器輯電路輯電路控制邏控制邏4、測量速率快、測量速率快按按a/d轉(zhuǎn)換器原理轉(zhuǎn)換器原理 a/d變換變換積分式積分式比較式比較式雙斜式雙斜式、多斜式、多斜式脈沖調(diào)寬式脈沖調(diào)寬式電壓反饋型電壓反饋型v-f變換式變換式反饋比較式反饋比較式逐次比較式逐次比較式100萬次萬次/s余數(shù)循環(huán)比較式余數(shù)循環(huán)

11、比較式 直接比較式直接比較式 并聯(lián)比較式并聯(lián)比較式分級式（流水線式）分級式（流水線式）按按a/d轉(zhuǎn)換器原理轉(zhuǎn)換器原理 幾到幾百次幾到幾百次/s取決于取決于a/d速度速度 5、輸入阻抗高、輸入阻抗高6、集成度高、集成度高7、測試功能齊全、測試功能齊全8、保護功能齊全、保護功能齊全9、功耗低、抗干擾能力強、功耗低、抗干擾能力強二、數(shù)字式萬用表的使用方法二、數(shù)字式萬用表的使用方法 測量直流電壓測量直流電壓 將電源開關(guān)撥到將電源開關(guān)撥到on , 量程開關(guān)撥到量程開關(guān)撥到 dc 測量交流電壓測量交流電壓 將電源開關(guān)撥到將電源開關(guān)撥到on , 量程開關(guān)撥到量程開關(guān)撥到acv 測量直流電流測量直流電流 將電

12、源開關(guān)撥到將電源開關(guān)撥到on , 量程開關(guān)撥到量程開關(guān)撥到dca 測量交流電流測量交流電流 將電源開關(guān)撥到將電源開關(guān)撥到on, 量程開關(guān)撥到量程開關(guān)撥到aca 1.4.3 1.4.3 數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表1.數(shù)字式萬用表的使用方法數(shù)字式萬用表的使用方法 電阻值的測量電阻值的測量 打開電源開關(guān)，量程開關(guān)撥至打開電源開關(guān)，量程開關(guān)撥至n范圍內(nèi)范圍內(nèi)的合適量程位置的合適量程位置 二極管壓降的測量二極管壓降的測量 打開電源開關(guān)，量程開關(guān)撥至二極管擋打開電源開關(guān)，量程開關(guān)撥至二極管擋 三極管的測量三極管的測量 根據(jù)被測三極管的類型，將開關(guān)撥至根據(jù)被測三極管的類型，將開關(guān)撥至pnp或或npn擋擋1.4

13、.3 1.4.3 數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表2.指針式萬用表和數(shù)字式萬用表的使用指針式萬用表和數(shù)字式萬用表的使用不同之處不同之處 在測量過程中，指針式萬用表的量程需在測量過程中，指針式萬用表的量程需在測量前由測量者預(yù)先選定，而數(shù)字式萬用表在測量前由測量者預(yù)先選定，而數(shù)字式萬用表的量程則能自動轉(zhuǎn)換。同時數(shù)字式萬用表在測的量程則能自動轉(zhuǎn)換。同時數(shù)字式萬用表在測量參數(shù)值超量程時能自動溢出，指針式萬用表量參數(shù)值超量程時能自動溢出，指針式萬用表則會出現(xiàn)打表頭現(xiàn)象。因此，當(dāng)被測量參數(shù)值則會出現(xiàn)打表頭現(xiàn)象。因此，當(dāng)被測量參數(shù)值在測量前無法估計時，一般選用數(shù)字式萬用表在測量前無法估計時，一般選用數(shù)字式萬用表較為

14、方便。較為方便。1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型萬用電表使用說明型萬用電表使用說明1.用途用途 本儀表為高靈敏度，磁電整流系多量限本儀表為高靈敏度，磁電整流系多量限萬用電表，可以測量直流電壓、直流電流、中萬用電表，可以測量直流電壓、直流電流、中頻交流電壓、音頻電千和直流電阻。頻交流電壓、音頻電千和直流電阻。 由于測量所消耗的電流極微，因此在測由于測量所消耗的電流極微，因此在測量高內(nèi)阻的電路參數(shù)時，不會顯著影響電路的量高內(nèi)阻的電路參數(shù)時，不會顯著影響電路的狀態(tài)，是現(xiàn)代電訊器件制造工廠和科學(xué)研究測狀態(tài)，是現(xiàn)代電訊器件制造工廠和科學(xué)研究測試的必需常備測量儀表。試的必需常備測量儀表。 電流最

15、靈敏量限的滿度值為電流最靈敏量限的滿度值為10a，可以，可以用它來測量普通萬用電表所不能測量的微弱電用它來測量普通萬用電表所不能測量的微弱電流。由于儀表直接用磁電型式結(jié)構(gòu)作為測量基流。由于儀表直接用磁電型式結(jié)構(gòu)作為測量基礎(chǔ)，故而使用方便，維護簡單，并且穩(wěn)定性良礎(chǔ)，故而使用方便，維護簡單，并且穩(wěn)定性良好。好。1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型萬用電表使用說明型萬用電表使用說明2.主要技術(shù)特性主要技術(shù)特性 (1) 測量范圍測量范圍 (2) 準(zhǔn)確度等級準(zhǔn)確度等級 (3) 頻率影響頻率影響 (4) 溫度影響溫度影響 (5) 位置影響位置影響 (6) 阻尼時間阻尼時間 (7) 絕緣強度絕緣強度

16、(8) 儀表的外形尺寸儀表的外形尺寸 (9) 儀表的重量儀表的重量1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型萬用電表使用說明型萬用電表使用說明3.使用方法使用方法 (1) 零位調(diào)整零位調(diào)整 (2) 直流電壓的測量直流電壓的測量 (3) 交流電壓的測量交流電壓的測量 (4) 直流電流的測量直流電流的測量 (5) 直流電阻的測量直流電阻的測量1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型萬用電表使用說明型萬用電表使用說明4.注意事項注意事項 (1) 儀表在測試時，不能旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋鈕，儀表在測試時，不能旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋鈕，特別是高電壓和大特別是高電壓和大 電流時，嚴(yán)禁帶電轉(zhuǎn)換量程。電流時，嚴(yán)禁帶電轉(zhuǎn)換量程。 (

17、2) 當(dāng)被測之量不能確定其大約數(shù)值時，當(dāng)被測之量不能確定其大約數(shù)值時，應(yīng)將量限轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)將量限轉(zhuǎn)換開關(guān) 旋到最大量限的位置上，然后再選旋到最大量限的位置上，然后再選擇適應(yīng)的量程，使指擇適應(yīng)的量程，使指 針得到最大偏轉(zhuǎn)，針得到最大偏轉(zhuǎn)， (3) 測量直流電流時，儀表應(yīng)與被測電路測量直流電流時，儀表應(yīng)與被測電路串聯(lián)，禁止將儀表串聯(lián)，禁止將儀表 直接跨接在被測電路的電壓兩端，以直接跨接在被測電路的電壓兩端，以防止儀表過負(fù)荷而防止儀表過負(fù)荷而 損壞。損壞。1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型數(shù)字萬用表型數(shù)字萬用表1.簡述簡述2.基本技術(shù)性能基本技術(shù)性能3.使用方法及注意事項使用方法及注意

18、事項1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型數(shù)字萬用表型數(shù)字萬用表1.簡述簡述 近年來數(shù)字萬用表使用日益廣泛，它具近年來數(shù)字萬用表使用日益廣泛，它具有精度高，輸入阻抗高，顯示直觀，過載能力有精度高，輸入阻抗高，顯示直觀，過載能力強，功能全等優(yōu)點。有強，功能全等優(yōu)點。有 (1) dt830普通型，普通型， (2) dt860， (3) dt-870自換程自換程 (4) dt-930， (5) dt-940全保護功能全保護功能(1) dt830(1) dt830普通型普通型 (2) dt860(2) dt860 (3) dt-870(3) dt-870自換程自換程 (4) dt-930(

19、4) dt-930 (1) dt830普通型，普通型， (2) dt860， (3) dt-870自換程自換程 (4) dt-930， (5) dt-940全保護功能全保護功能(5) dt-940(5) dt-940全保護功能全保護功能 (1) dt830普通型，普通型， (2) dt860， (3) dt-870自換程自換程 (4) dt-930， (5) dt-940全保護功能全保護功能1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型數(shù)字萬用表型數(shù)字萬用表原理圖原理圖 1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型數(shù)字萬用表型數(shù)字萬用表2.基本技術(shù)性能基本技術(shù)性能 (1) 顯示位數(shù)：

20、顯示位數(shù)：4位數(shù)字，最高位只能顯位數(shù)字，最高位只能顯示示1或不顯示數(shù)字，算半位，所以稱或不顯示數(shù)字，算半位，所以稱3 位，最位，最大顯示數(shù)為大顯示數(shù)為1999或或1999。 (2) 調(diào)零和極性，具有自動調(diào)零和顯示正、調(diào)零和極性，具有自動調(diào)零和顯示正、負(fù)極性的功能。負(fù)極性的功能。 (3) 超量程顯示，超過量程時顯示超量程顯示，超過量程時顯示1”或或“1”。 (4) 采樣時間：采樣時間：0.4s。 (5) 電源：電源：9v疊層電池供電。疊層電池供電。 (6) 整機功耗：整機功耗：20mw1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型數(shù)字萬用表型數(shù)字萬用表3.使用方法及注意事項使用方法及注意事項

21、 (1) 測試輸入插座：黑色測試：棒插在測試輸入插座：黑色測試：棒插在“com()”的插座里不動。紅色測試棒有以的插座里不動。紅色測試棒有以下兩種插法：下兩種插法：(a)在測電阻值和電壓時，將紅在測電阻值和電壓時，將紅色測試棒插在色測試棒插在“v”的插孔里。的插孔里。(b)在測量小于在測量小于200ma的電流時，將紅色測試棒插在的電流時，將紅色測試棒插在“ma”插孔里。當(dāng)測量大于插孔里。當(dāng)測量大于200ma的電流時，將紅的電流時，將紅色測試棒插在色測試棒插在“l(fā)0a”插孔里。插孔里。 (2) 根據(jù)被測量的性質(zhì)和大小，將面板上根據(jù)被測量的性質(zhì)和大小，將面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)旋到適當(dāng)?shù)臋n位。并將測試棒插在的轉(zhuǎn)換開關(guān)旋到適當(dāng)?shù)臋n位。并將測試棒插在適當(dāng)?shù)牟遄?。適當(dāng)?shù)牟遄铩?.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型數(shù)字萬用表型數(shù)字萬用表3.使用方法及注意事項使用方法及注意事項 (3) 將電源開關(guān)置于將電源開關(guān)置于“on”位置，即可用測試棒位置，即可用測試棒直接測量直接測量 (4) 測畢，將電源開關(guān)置于測畢