数字多用表介绍

基础知识
•数字多用表的组成
VDC VAC
AC-DC变换器 K
I
I-DC变换器
Ω Ω -DC变换器 图1 数字多用表的框图
数字电压表
在测量时先把被测量通过不同的转换器转换成直流电压，然后再用数字电压表 进行电压测量，从而得到被测量的数值.
因此说DMM的核心是直流数字电压表DVM 。
基础知识
•数字电压表
（1）选点：基本量程选5~10个点，其它量程3个点，考虑上、下量程的连续性 及对应于基本量程的最大误差点；负极点可检定单个量程的接近满量程点。
（2）检定方法：直接标准电压发生器、直接比较法
直流电压——直接标准电压发生器法
直流电压——直接比较法
标准数字表满足： 1）位数比被检表多一位 2）稳定度小于被检表的1/5~1/10，调解系数小于被检表允许误差的1/10
JJG（航天）34-1999 交流数字电压表检定规程
JJG（航天）35-1999 交流数字电流表检定规程 DL/T 980-2005 数字多用表检定规程
数字多用表检定
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检定条件：
1、检定装置各功能扩展不确定度（k=2)一般小于被检DMM允许误差的1/3 2、检定装置各功能调解细度、稳定度、灵敏性、重复性小于被检DMM允许误差的 1/5~1/10
数字多用表
目录 CONTENTS
基本知识 主要技术参数
数字多用表检定 结果处理
基础知识
•数字多用表（Digital multimeter） 用于测量电压（和或电流）、电阻和/或其它参量的，并以十进制数字显示测量量
的电子式多量程，多功能的测量仪表。
特点：准确度高、 显示清楚、性能 稳定、过载能力 强
数字多用表检定
数字多用表检定
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等级确定：
在标准条件下测试年稳定误差，或者检定机构三年的实测数据确定
数字多用表检定
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检定项目：
示值误差检定： 直流电压、直流电流、电阻、交流电压、交流电阻
1. 分辨力检定
2. DMM输入特性检定：输入阻抗和零电流、干扰抑制比、波峰因数
3. 其它性能
示值误差检定
1、直流电压检定
示值误差检定
1、直流电流检定
（1）选点：基本量程选5~10个点，其它量程3个点，考虑上、下量程的连续性 及对应于基本量程的最大误差点；负极点可检定单个量程的接近满量程点。
（2）检定方法：直接标准电流源法、直接比较法
直流电流——直接标准电流源法
直流电流——直接比较法
标准数字表满足： 1）位数比被检表多一位 2）稳定度小于被检表的1/5~1/10，调解系数小于被检表允许误差的1/10
主要技术参数
•误差的计算
有一台6位半DMM,其直流电压10V量程的允许误差公式为△=（0.005%Ux+0.0005%Um）， 测10V量程1V点时，实际值为1.000000，显示值为0.99996，则 实际误差为： U x U N 0.99996 1.000000 0.00004 允许误差为：
交流电压——热电比较法
交流电压——交流标准源法
示值误差检定
5、交流电流检定
（1）选点：基本量程选5~10个点，其它量程3个点（一般满量程附近和1/10 量程），频率为50Hz或60Hz
（2）检定方法：比较法、热电比较法、交流标准电流源法
交流电流——比较法
交流电流——热电比较法
交流电流——交流标准电流源
任何企图改变测量仪器被测输入信号的能源都称为干扰源，根据干扰源与输入信
号的引线关系，可分为串模干扰和共模干扰。
串模干扰抑制比：
接在直流数字电压表输入回路中的干扰 源为串模干扰，对串模干扰的抑制能力， 用串模抑制比NMRR来表示： NMRR=20lg（Unm/ΔUnm） 式中：Unm——串模干扰电压的峰值， 单位V ΔUnm——由串模干扰电压引起的直 流数字电压表示值的最大变化，单位V。
示值误差检定
3、电阻检定
（1）选点：基本量程选5~10个点，其它量程3个点，也可以只检定接近每个量 程的满度点。
（2）检定方法：标准电阻器法、电阻校验仪法
电阻——标准电阻器法
电阻——电阻校验仪法
四线电阻： 检定低电阻量程时， 消除引线电阻、接 地电阻等得影响， 一 般 量 程 大 于 1000Ω 时（或者仪 器说明）
取样
量化
编码
基础知识
•取样
S(t) 模拟 开关
vS
vI
主要技术参数
测量范围和量程范围
多量程的划分
• 基本量程：误差最小的量程（被测量在表内不经放大和衰减）
• 非基本量程：基本量程以外的 各量程的测量范围和误差大小 超量程能力 某3½ 位DVM基本量程为1V，那么该DVM具有超量程能力, 因为在1V挡上，它的 最大显示为1.999V。而对于基本量程为2V的DVM ，它就不具备超量程能力，因为 它在2V挡上的最大显示仍是1.999V。
共模干扰抑制比
同时加在直流数字电压表高低端与公共 端之间的干扰源为共模干扰，分直流共 模干扰和交流共模干扰。共模干扰一种 情况是被测信号源的地与数字电压表的 地之间的电流引起的，另一种情况是数 字电压表浮地测量引起的。对共模干扰 的抑制能力，用共模干扰抑制比CMRR 来表示： CMRR=20lg（Ucm/ΔUcm） 式中：Ucm——共模干扰电压的峰值， 单位V ΔUcm——由共模干扰电压引起的直流 数字电压表示值的最大变化，单位V。
主要技术参数
误差 误差的来源：①分压系数误差；②放大器的非理想特性引起的误差；③量化误差； ④非线性误差；⑤刻度系数误差；⑥偏移误差；⑦标准电压电源误差；⑧不稳定误 差；⑨环境误差。 固有误差主要是读数误差和 满度误差。 ΔU = ±(α%· Ux+β%· Um) 式中：α——误差的相对项系数 β——误差的固定项系数 Ux——被测电压读数 Um——DVM量程的满度值 工作误差是指在额定工作条件下的误差，通常也用绝对误差的形式表示。
主要技术参数
测量速率
指每秒钟对被测电压的测量次数，或者完成一次测量所需的时间。 主要取决于 A/D变换器的变换速度，
输入特性
输入阻抗和输入零电流 直流测量时：DVM输入阻抗Ri在10MΩ~1000MΩ之间。 交流测量时：DVM输入阻抗用Ri∥Ci表示，Ci一般在几十~几百pF之间。 输入零电流：是指未加入信号时，DVM输 入端短路时产生的电流。
0.005%U x 0.0005%Um 0.005%1.000000 0.0005% 10.00000 0.00010
数字多用表检定
1
检定所依据规程：
JJG 315-1983 直流数字电压表检定规程 JJG 598-1989 直流数字电流表检定规程 JJG 724-1991 直流数字欧姆表检定规程
主要技术参数
显示位数 通常指满量程显示位数:
N n N 1
n ——能显示“0~9”十个数字的位数
N
——没有进位时，首位能显示的最高数字
N 1 ——进位后的首位数字
例如： 0000~1999 00000~399 99 00000~9999
3 1/2 4 3/4 4
主要技术参数
抗干扰能力
干扰抑制比的数值越大，表明数字电压表 抑制干扰的能力就越强。 一般串模干扰抑制比可达50～90dB， 共模干扰抑制比可达80～150dB
数字部分
被测信号 输入电路 A/D变换器 计数器 显示器
逻辑控制 电路
模拟部分
时钟信号 发生电路
图 2 数字电压表的组成框图
基础知识
•数字电压表
数字部分
被测信号 输入电路 A/D变换器 计数器 显示器
逻辑控制 电路
模拟部分
时钟信号 发生电路
图 1 数字电压表的组成框图
基础知识
•A/D变换器
模拟信号是连续的，数字信号是离散的，因此需要在一系列选定的瞬间 对输入的模拟信号取样，然后保持、量化、编码，再开始下一次取样。
量程切换方式
主要技术参数
分辨力 测量仪器能显示的被测量的最小增量。也就是使交直流数字仪器最低一位数 字变化一个字所对应的被测量的变化量。分辨力是准确度的先决条件，分辨力引入 的测量不确定度与其允许误差极限的比一般应小于1/5 在不同的量程上分辨率是不同的，最小量程的分辨率是最高的。例如DT-890型 DVM为三位半电压表，在最小量程200mV上满度值为199.9mV，则其分辨率为 0.1mV 分辨力的测试 一般在各功能最小量程测量，改变DMM末位变化一个字时测量装置的该变量
检定结果处理
•原始记录
注明所用标准及标准 是否在周期内，记录 一般保存两年。
•检定记录
给出实测数据，一般 标准的位数比被检多 一位
•结果判断
判据：
示值误差检定
4、交流电压检定
（1）选点：基本量程选5~10个点，其它量程3个点（一般满量程附近和1/10 量程），频率为40Hz、 400Hz、 1KHz、 10KHz
（2）检定方法：比较法、热电比较法、交流标准源法
交流电压——比较法
标准数字表满足： 1）位数比被检表多一位 2）稳定度小于被检表的1/5~1/10，调解系数小于被检表允许误差的1/10