dvm智能仪器仪表

智能仪器仪表课程设计论文

智能DVM组成与主要电性能技术指标分析

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2014年12月20日

学院教务处制

摘要

智能仪器是一种典型的微机（大多数为单片机）应用系统，它是计算机技术、通信技术以及网络技术相结合的产物。无论在测速、精确度、灵敏度、自动化程度和性能价格比等方面，都是传统仪器所不能比拟的。它已成为仪器、仪表的发展的方向。

智能型DVM是指以微处理器为核心的的数字电压表，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。用于测量的输入输设备有：输入电路、A/D转换器、键盘、显示器及标准仪器用借口等。仪器内部采用总线结构，外部设备与总线相连。

关键字: DVM；单片机

概述

（一）组成

智能DVM的测量过程大致分为三个主要阶段：

１、在微处理器的控制下，被测电压通过输入电路、A/D转换器的处理转变为相应的数字量，然后存入到数据存储器中；

２、微处理器对采集的测量数据进行必要的处理，例如计算平均值、减去零点漂移等；

３、显示处理结果。

上述整个工作过程都是在存放在ROM中监控程序的控制下进行的。

（二）智能DVM的功能及主要技术指标

a.数据处理功能：

1．标定(AX+B)

R＝Ax+B

式中：R——最后的显示结果；

x——实际测量值；

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，实现标度变换。

2．相对误差(Δ％)

式中：n 为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。

3．极限(LMT)

即上下限报警功能。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，还将显示标志字H，L 或P，表明测量结果超上限、超下限或通过。

4．最大/最小

利用此项功能能对一组测量值进行处理，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测量值，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值和最小值。

5．比例

指测量值与某参考值之间的关系，有三种表达形式。

R＝x／r

R＝20 log（x／r）

R＝x2 ／r

式中: r 为由面板输入的参考量。

第一种表达形式为简单比例；

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，其用途之一就是用瓦或毫瓦为单位直接显示负载电阻r上的功率。

6．统计

利用此项功能，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。

b.自动测量等功能

智能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。这些功能在第4章和第5章中已做过讨论。

c.普通DVM的各项技术指标

(1)量程

为扩大测量范围，智能DVM借助于分压器和输入放大器分为若干个量程，其中既不放大也不衰减的量程称为基本量程。

(2)位数

智能DVM的位数是以完整的显示位（能够显示0～9十个数码的显示位）来定义的。例如最大显示数为9999，19999，11999的DVM称四位表。为区别起见，常常也把最大显示数为19999，11999的DVM称为4 位半数字电压表。

位数是表征DVM性能的一个最基本的参量。通常将高于五位数字的DVM 称为高精度DVM。

(3)测量准确度

测量准确度常用绝对误差的形式来表示，其表达式为

Δ＝±a％UX±b％Um

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。

DVM的测量准确度与量程有关，其中基本量程的测量准确度最高。

(4)分辨率

分辨率即能显示输入电压最小增量的能力，通常以使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 通常以仪器最小量程的分辨率来代表仪器的分辨率，例如最小量程为1V的4 位DVM

的分辨率为100μV。

(5)输入阻抗Zi

输入阻抗Zi 是指从DVM两个输入端子看进去的等效电阻。

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 是指仪器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，而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，而形成误差电压，所以输入电流愈小愈好。

(7)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。

(8)测量准确度

测量准确度常用绝对误差的形式来表示，其表达式为

Δ＝±a％UX±b％Um

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。

DVM的测量准确度与量程有关，其中基本量程的测量准确度最高。