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常用類型
數(shù)字萬用表是目前zui常用的一種數(shù)字儀表。其主要特點是準確度高、
分辨率強、測試功能完善、測量速度快、顯示直觀、過濾能力強、耗電省,便于攜帶。進入 90 年代以來,數(shù)字萬用表在我國獲得迅速普及與廣泛使用,已成為現(xiàn)代電子測量與維修工作的*儀表,并正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬式(即指針式)萬用表。
數(shù)字萬用表亦稱為數(shù)字多用表(DMM),其種類繁多,型號各異。每個電子工作者都希望有一塊較理想的數(shù)字萬用表。選擇數(shù)字萬用表的原則很多,有時甚至會因人而異。但對于手持式(袖珍式)數(shù)字萬用表而言,大致應具備以下特點:顯示清晰,準確度高,分辨力強,測試范圍寬,測試功能齊全,抗干擾能力強,保護電路比較完善,外形美觀、大方、操作簡便、靈活、可靠性好,功耗較低,便于攜帶、價格適中等等。
數(shù)字萬用表的主要指標、顯示位數(shù)及顯示特點
數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為3 1/2位~8 1/2位。判定數(shù)字儀表的顯示位數(shù)有兩條原則:其一是,能顯示從0-9中所有數(shù)字的位數(shù)是整位數(shù);其二是,分數(shù)位的數(shù)值是以zui大顯示值中zui高位數(shù)字為分子,用滿量程時計數(shù)值為2000 ,這表明該儀表有3個整數(shù)位,而分數(shù)位的分子是1,分母是2,故稱之為3 1/2位,讀作“三位半",其zui高位只能顯示 0 或1(0 通常不顯示)。3 2/3位(讀作“三又三分之二位")數(shù)字萬用表的zui高位只能顯示0~2的數(shù)字,故zui大顯示值為±2999。在同樣情況下,它要比3 1/2位的數(shù)字萬用表的量限高50%,尤其在測量380V 的交流電壓是很有價值。
普及型數(shù)字萬用表一般屬于3 1/2位顯示的手持式萬用表,4 1/2,5 1/2
位(6位以下)數(shù)字萬用表分為手持式、臺式兩種。6 1/2位以上大多屬于臺式數(shù)字萬用表。
數(shù)字萬用表采用先進的數(shù)顯技術,顯示清晰直觀、讀書準確。它既能保證了讀數(shù)的客觀性,又符合人們的讀數(shù)習慣,能夠縮短讀數(shù)或記錄時間。這些優(yōu)點是傳統(tǒng)的模擬式(即指針式)萬用表所不具備的。
準確度(精度)
數(shù)字萬用表的準確度是測量結果中系統(tǒng)誤差與隨機誤差的綜合。它表示測量值與真值的一致程度,也反映測量誤差的大小。一般講準確度愈高,測量誤差就愈小,反之亦然。
數(shù)字萬用表的準確度遠優(yōu)于模擬指針萬用表。萬用表的準確度是一個很重要的指標,它反映萬用表的質(zhì)量和工藝能力,準確度差的萬用表很難表達出真實的值,容易引起測量上的誤判。
分辨力(分辨率)
數(shù)字萬用表在zui低電壓量程上末位1個字所對應的電壓值,稱作分辨力,它反映出儀表靈敏度的高低。數(shù)字數(shù)字儀表的分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。不同位數(shù)的數(shù)字萬用表所能達到的zui高分辨力指標不同。
數(shù)字萬用表的分辨力指標亦可用分辨率來顯示。分辨率是指儀表能顯示的zui小數(shù)字(零除外)與zui大數(shù)字的百分比。
需要指出,分辨率與準確度屬于兩個不同的概念。
前者表征儀表的“靈敏性",即對微小電壓的“識別"能力;后者反映測量的“準確性",即測量結果與真值的一致程度。二者無必然的,因此不能混為一談,更不得將分辨力(或分辨率)誤以為是類似于準確度則取決于儀表內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器、功能轉(zhuǎn)換器得綜合誤差以及量化誤差。從測量角度看,分辨力是“虛"指標(與測量誤差無關),準確度才是“實"指標(它決定測量誤差得大?。R虼?,任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力得方案是不可取得。
測量范圍
在多功能數(shù)字萬用表中,不同功能均有其對應得可以測量得zui大值和zui小值。
測量速率
數(shù)字萬用表每秒鐘對被測電量的測量次數(shù)叫測量速率,其單位是“次/s"。它主要取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。有的手持式數(shù)字萬用表用測量周期來表示測量的快慢。完成一次測量過程所需要的時間叫測量周期。
測量速率與準確度指標存在著矛盾,通常是準確度愈高,
測量速率愈低,二者難以兼顧。解決這一矛盾可在同一塊萬用表設置不同的顯示位數(shù)或設置測量速度轉(zhuǎn)換開關:增設快速測量檔,該檔用于測量速率較快的 A/D 轉(zhuǎn)換器;通過降低顯示位數(shù)來大幅度提高測量速率,此法應用的比較普通,可滿足不同用戶對測量速率的需要。
輸入阻抗
測量電壓時,儀表應具有很高的輸入阻抗,這樣在測量過程中從被測電路中吸取的電流極少,不會影響被測電路或信號源的工作狀態(tài),能夠減少測量誤差。
測量電流時,儀表應該具有很低的輸入阻抗,這樣接入被測電路后,可盡量減小儀表對被測電路的影響,但是在使用萬用表電流檔時,由于輸入阻抗較小,所以較容易燒壞儀表,請用戶在使用時注意。
數(shù)字萬用表的分類
數(shù)字萬用表按照量程轉(zhuǎn)換方式來分類,可劃分成三種類型:手動量程(MAN RANGZ),自動量程(AUTO RANGZ),自動/手動量程(AUTO/MAN RANGZ )。
根據(jù)功能、用途及價格的不同,數(shù)字萬用表大致可分為9大類:
低檔數(shù)字萬用表(亦稱普及型數(shù)字萬用)、中檔數(shù)字萬用表、中/數(shù)字萬用表、數(shù)字/模擬混合式儀表,數(shù)字/模擬圖雙顯示的儀表、萬用示波表(將數(shù)字萬用表、數(shù)字存儲示波器等動能集于一身)。
數(shù)字萬用表的測試功能
數(shù)字萬用表不僅可以測量直流電壓(DCV)、交流電壓(ACV),直流電流(DCA)、交流電流(ACA)、電阻(Ω)、二極管正向壓降(VF)、晶體管發(fā)射極電流放大系數(shù)(hrg)、還能測電容量(C)、電導(ns)、溫度(T)、頻率(f),并增加了用以檢查線路通斷的蜂鳴器檔(BZ)、低功率法測電阻檔(L0Ω)。有的儀表還具有電感檔、信號檔、AC/DC自動轉(zhuǎn)換功能,電容檔自動轉(zhuǎn)換量程功能。
數(shù)型數(shù)字萬用表大多增加了下述新穎實用的測試功能:讀數(shù)保持(HOLD)、邏輯測試(LOGIC)、真有效值(TRMS)、相對值測量(RELΔ)、自動關機(AUTO OFF POWER)等。
數(shù)字萬用表的抗干擾能力
簡單的數(shù)字萬用表普遍采用積分式A/D轉(zhuǎn)換原理,
只要選擇正向積分時間恰好等于串楨干擾信號周期的整倍數(shù),就能有效地抑制串楨干擾。這是因為串楨干擾信號在正向積分階段被平均掉的緣故。中、低檔數(shù)字萬用表的共楨抑制比(CMRR)可達86~120dB。
數(shù)字萬用表的發(fā)展趨勢
集成化:手持式數(shù)字萬用表采用單片 A/D 轉(zhuǎn)換器,外圍電路比較簡單,只需少量輔助芯片和元器件。隨著單片數(shù)字萬用表芯片不斷問世,使用一片IC即可構成功能比較完善的自動量程數(shù)字萬用表,為簡化設計和降低成本創(chuàng)造了有利條件。
功耗低:新型數(shù)字萬用表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路的A/D轉(zhuǎn)換器,整機功耗很低。
普通萬用表與數(shù)字萬用表的優(yōu)缺點對比:
指針式與數(shù)字式萬用表各有優(yōu)缺點。
指針萬用表是一種平均值式儀表,它具有直觀、形象的讀數(shù)指示。(一般讀數(shù)值與指針擺動角度密切相關,所以很直觀)。
數(shù)字萬用表是瞬時取樣式儀表。它采用0.3秒取
一次樣來顯示測量結果,有時每次取樣結果只是十分相近,并不*相同,這對于讀取結果就不如指針式方便。指針式萬用表一般內(nèi)部沒有放大器,所以內(nèi)阻較小。
數(shù)字式萬用表由于內(nèi)部采用了運放電路,內(nèi)阻可以做得很大,往往在1M歐或更大。(即可以得到更高的靈敏度)。這使得對被測電路的影響可以更小,測量精度較高。
指針式萬用表由于內(nèi)阻較小,且多采用分立元件構成分流分壓電路。所以頻率特性是不均勻的(相對數(shù)字式來說),而數(shù)字式萬用表的頻率特性相對好一點。 指針式萬用表內(nèi)部結構簡單,所以成本較低,功能較少,維護簡單,過流過壓能力較強。
數(shù)字式萬用表內(nèi)部采用了多種振蕩,放大、分頻保護等電路,所以功能較多。比如可以測量溫度、頻率(在一個較低的范圍)、電容、電感,做信號發(fā)生器等等。
數(shù)字式萬用表由于內(nèi)部結構多用集成電路所以過載能力較差,損壞后一般也不易修復。數(shù)字式萬用表輸出電壓較低(通常不超過1伏)。對于一些電壓特性特殊的元件的測試不便(如可控硅、發(fā)光二極管等)。指針式萬用表輸出電壓較高。電流也大,可以方便的測試可控硅、發(fā)光二極管等。
對于初學者應當使用指針式萬用表,對于非初學者應當使用兩種儀表。