[5]智能仪器原理及应用.ppt

第5章 智能型电压测量仪
4. 最大/最小
利用此项功能可以对一组测量值进行比较，求出其中的 最大值和最小值并存储起来。在程序运行过程中一般只显示 现行值，在设定的一组测量进行完毕之后，再显示这组数据 中的最大和最小值。
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5. 比例
R x r
R 20lg x r
R x2 r
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（4） 分辨率。
分辨率即显示输入电压最小增量的能力，通常以显示器 末位跳一个字所需输入的最小电压值来表示。分辨率与量程 及位数有关，量程愈小，位数愈多，分辨率就愈高。DVM通常 以其最小量程的分辨率来代表仪器的分辨率，例如，最小量 程为1 V的4位DVM的分辨率为100 μV。
n
式中: n —— 由面板键盘输入的标称值。 利用这一功能，可把测量结果与标称值的差值以百分率偏
差的形式显示出来，适用于元件容差校验。
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3. 极限（LMT）
利用这一功能可以了解被测量是否超越预置极限的情况。 使用前，应先通过面板键盘输入上极限值H和下极限值L。测 量时，在显示测量值x的同时，还将显示标志H、L或P，表明 测量结果超上限、超下限或通过。
2 位数是表征DVM性能的一个最基本的参量。 通常将高于5位数字 的DVM称为高精度DVM。
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（3） 测量准确度。智能型DVM的测量准确度常用绝对 误差的形式来表示，
Δ = ±a%Ux±b%Um
（5-6）
式中: a—— 误差的相对项系数； b—— 误差的固定项系数； Ux—— 测量电压的指示值； Um —— 测量电压的满度值。
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（5） 输入阻抗Zi。输入阻抗Zi是指从DVM两个输入端看
进去的等效电阻。输入阻抗愈高，由仪表引入的误差就愈小， 同时仪器对被测电路的影响也就愈小。
（6） 输入电流I0。输入电流I0是指以其内部产生并表现
于输入端的电流，它的大小随温度和湿度的不同而变化，与被 测信号的大小无关，其方向是随机的。这个电流将会通过信号 源内阻建立一个附加的电压，以形成误差电压，所以输入电流 愈小愈好。
第5章 智能型电压测量仪
（1） 量程。为扩大测量范围，智能型DVM借助分压器和输 入放大器分为若干个测量量程，其中既不放大也不衰减的量程 称为基本量程。
（2） 位数。智能型DVM的位数是以完整的显示位（能够显 示0～9这10个数码的显示位）来定义的。例如，最大显示数为 9999、19 999、11 999的DVM称四位表。为区别起见，常常也把 最大显示数为19 999、11 999的DVM称为 4 1 位数字电压表。
利用此项功能，可以直接显示多次测量值的统计运算结果。 常见的统计有平均值、方差值、标准差值、均方值等。
智能型DVM一般都具有自动量程转换、自动零点调整、自 动校准、自动诊断等功能，并配有标准接口。这些功能在前几 章中已作过讨论， 这里不再赘述。
智能型DVM除具有上述的数据处理能力和一些独特的功能 以外， 还具有普通的DVM的各项技术指标，其中主要技术指标 有7项：
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1. 标定（Ax＋B）
R＝Ax＋B
(5-1)
式中:R —— 最后的显示结果；
x ——
A、B ——由面板键盘输入的常数。
利用这一功能，可将传感器输出的测量值直接用实际的单 位来显示，实现了标度变换。
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2.相对误差（Δ%）
R x n 100%
(5-2)
（7） 测量速率。测量速率以每秒的测量次数来表示， 或者以每次测量所需的时间来表示。
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3 智能型DVM的特点
1. 准确度高
由于DVM的测量准确度与量程有关，而智能型DVM能够根据 被测信号的大小很容易地实现测量量程的转换，因而具有较高 的测量准确度。此外，由于智能型DVM通常采用数字显示，其 显示的位数较多，因此可使相对误差达到很小。加之智能型 DVM的灵敏度也比较高，最高分辨率可达1 μV，这些显然都是 常规仪表无法达到的，所以智能型DVM在精密测量中是不可 缺少的。
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内部 总线
微处 理器
程序 存储 器
数据 存储 器
I/O
被测电压 输入 电路
I/O
I/O
A/D
键盘
转换 器
I/O 显示 器
标准 仪用 接口
外部 仪用 标准 总线
图 5-1 智能DVM的典型结构
第5章 智能型电压测量仪
5.1.2 智能型DVM的功能及主要技术指标
采用微处理器后，仪器在外观、内部结构以及设计思想等 方面都发生了重大的变化。智能型DVM不但具有测量功能，同 时还具有很强的数据处理功能，这些数据处理功能是通过按不 同的按键，输入相应的常数以及调用相应的处理程序来实现的。 不同型号的智能型DVM设置的处理功能有所不同，相同的处理 功能其表达方式也不一定相同，但一般可以用下列方式来表示。
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第5章 智能型电压测量仪
5.1 智能型DVM的功能、 技术指标及特点 5.2 智能型DVM的原理 5.3 智能型DMM原理及应用 5.4 电压表的使用 思考题与习题
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5.1 智能型DVM的功能、技术指标及特点
5.1.1 智能型DVM的结构
智能型DVM是指以微处理器为核心的数字电压表，典型结 构如图5－1所示。其中，专用微机部分包括微处理器芯片、 存放仪器监控程序的存储器ROM和存放测量及运算数据的存储 器RAM等。用于测量的输入输出设备有：输入电路、A/D转换器、 键盘、显示器及标准仪用接口等。仪器内部采用总线结构，外 部设备与总线相连。
式中: r —— 由面板键盘输入的参考量。
比例是指一个量与另一个量之间的相互关系，这里提供有 三种形式。第一种为简单比例； 第二种为对数比，单位为dB， 这是电学、声学常用的单位；第三种是将测量值平方后除以r， 其用途之一就是用W或mW为单位直接显示负载电阻r上的功率。
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6. 统计
第5章 智能型电压测量仪
2. 数字显示
智能型DVM将测量结果以数字量形式直接显示，能保证读 数清晰准确，从而消除了指针仪表的视觉误差。智能型DVM的 位数是以完整的显示位（能够显示0～9这10个数码的显示位） 来定义的。当需要进行高精度测量时，可方便地采用多位数 字显示。