數(shù)字多用表電學(xué)培訓(xùn)------數(shù)字多用表電學(xué)培訓(xùn)------1課程主要內(nèi)容交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求交直流數(shù)字儀器的基本原理交直流數(shù)字儀器的檢定課程主要內(nèi)容交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識2第一章交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識

交直流數(shù)字儀器是指以數(shù)字形式顯示測量結(jié)果，測量或輸出交直流電壓，交直流電流，交直流電阻的儀器儀表。

第一章交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識3第一節(jié)數(shù)字儀器發(fā)展與現(xiàn)狀

數(shù)字儀器準(zhǔn)確度高，從21/2到81/2。不僅可以作為測量用工作計量器具，也可以作為量值傳遞用計量標(biāo)準(zhǔn)甚至計量基準(zhǔn)。數(shù)字儀器具有智能化和可程控性，智能化通過自動零位修正、自動線性修正等技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了準(zhǔn)確度等性能指標(biāo)的提高，同時還使數(shù)字儀器具有了測量結(jié)果的自動數(shù)據(jù)處理、自動操作、自動量程轉(zhuǎn)換、自動檢測、自動調(diào)整、自動診斷自動化等功能?？沙炭匦允箶?shù)字儀器能夠與計算機(jī)連接，通過計算機(jī)等外部控制器實現(xiàn)更強(qiáng)大的自動測試、自動處理數(shù)據(jù)、自動編輯數(shù)據(jù)、自動存儲、自動顯示、自動打印等功能。用計算機(jī)和可程控數(shù)字儀器能夠方便地組成自動測試系統(tǒng)，使計量測試實現(xiàn)了自動化，使計量測試領(lǐng)域跟上計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)時代的步伐成為可能。第一節(jié)數(shù)字儀器發(fā)展與現(xiàn)狀數(shù)字儀器準(zhǔn)確度高，從21/24為了使不同國別、不同廠家、不同功能、不同類型的可程控數(shù)字儀器的接口具有通用性，使其能夠方便地與計算機(jī)及其他裝置相互連接，組成各種目的的自動測試系統(tǒng)，需要通用的接口總線。目前數(shù)字儀器常用的接口總線是GPIB通用接口總線和RS－232C通訊接口總線。絕大多數(shù)臺式數(shù)字儀器、便攜式數(shù)字儀器都帶有GPIB接口或RS－232C接口。如果各個不同廠家、不同功能的器件，都配裝了包含器件功能和接口功能的GPIB接口，由于各接口是標(biāo)準(zhǔn)化的，那么在組建自動測試系統(tǒng)時，人們在接口硬件方面無需再做任何硬件工作，只需用一條條GPIB母線將它們連接起來，便可方便地組成各種目的的自動測試系統(tǒng)。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA公布的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用于計算機(jī)與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。為了使不同國別、不同廠家、不同功能、不同類型的可程控數(shù)字儀器5在由多臺獨立數(shù)字儀器組成的自動測試系統(tǒng)中，每臺數(shù)字儀器都有顯示器、鍵盤和存儲器等部件。這些部件功能重復(fù)沒有必要，為了降低自動測試系統(tǒng)的成本，電源的體積和重量，將獨立儀器中的顯示電路、鍵盤、存儲器等去掉，把測量電路部分和接口電路部分制成插卡式模塊，用不同的模塊與計算機(jī)等設(shè)備連接組成自動測試系統(tǒng)，1992年制定了適用于模塊化儀器的接口總線標(biāo)準(zhǔn)VXIbusReV.1.4。不同國別、不同廠家、不同功能的帶VXIbus接口總線儀器模塊，即VXIbus模塊都可插入同一機(jī)箱。VXI儀器系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)總線式模塊化儀器系統(tǒng)，一般由微機(jī)、VXIbus模塊和VXIbus機(jī)箱組成。VXIbus儀器模塊是數(shù)字儀器的發(fā)展方向，VXIbus儀器自動測試系統(tǒng)是自動測試系統(tǒng)的發(fā)展方向。在由多臺獨立數(shù)字儀器組成的自動測試系統(tǒng)中，每臺數(shù)字儀器都有顯6PCI、VXI、PXIVXIPCIPXIPCI、VXI、PXIVXIPCIPXI7圖形語言的發(fā)展使我們能夠用圖形語言編寫GPIB儀器自動測試系統(tǒng)的程序，與windows視窗操作系統(tǒng)類似，能夠通過點擊圖標(biāo)和圖形來編寫和運(yùn)行程序，實現(xiàn)儀器程控，完成自動測試系統(tǒng)的測試目的。這些圖標(biāo)和圖形可以做成與獨立測量儀器面板上的控制件和顯示件相似，這樣便在自動測試系統(tǒng)主計算機(jī)屏幕上形成儀器軟面板，即所謂虛擬儀器。虛擬儀器的實現(xiàn)主要依靠計算機(jī)圖形語言，美國惠普公司（HP）、美國國家儀器公司NI、美國吉時利公司Keithly和美國艾歐泰克公司Iotech研制開發(fā)出了許多適合于自動測試系統(tǒng)的圖形語言，尤其是美國NI公司的labview得到了廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用。數(shù)字儀器的發(fā)展使測試儀器跟上了計算機(jī)發(fā)展的步伐，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了全新概念的測量儀器，數(shù)字儀器是測量儀器的發(fā)展方向，VXI硬件模塊和計算機(jī)軟件形成的虛擬儀器是數(shù)字儀器的發(fā)展方向，數(shù)字儀器將進(jìn)一步軟件化、集成化、系統(tǒng)化。自動測試系統(tǒng)的硬件組建將更加方便靈活，軟件編程將更加簡單，巧妙的測試方法，精湛的測試技術(shù)，豐富的測試經(jīng)驗將被固化到測試程序中，形成軟件形式的專家測試系統(tǒng)。圖形語言的發(fā)展使我們能夠用圖形語言編寫GPIB儀器自動測試系8目前交直流數(shù)字儀器的用途和性能水平為：

一、直流數(shù)字電壓表

直流數(shù)字電壓表的基本用途是測量直流電壓，低電壓表可作為電壓指零儀，即作為測量用工作計量器具，由于直流數(shù)字電壓表準(zhǔn)確度不斷提高，已經(jīng)可以做到81/2位，10-6數(shù)量級，所以直流數(shù)字電壓表已進(jìn)入校準(zhǔn)實驗室，作為量值傳遞用的計量標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)保存和復(fù)現(xiàn)直流電壓量值的任務(wù)，檢定直流電壓表，直流電壓源等直流電壓計量器具。智能型直流數(shù)字電壓表還可以測量一段時間內(nèi)被測量的最大值、最小值，測量誤差，比例，平均值，方差等。目前交直流數(shù)字儀器的用途和性能水平為：一、直流數(shù)字電壓表9目前先進(jìn)的直流數(shù)字電壓表性能為：

1.顯示位數(shù)達(dá)到81/22.分辨力達(dá)到0.01μV3.輸入電阻達(dá)到1010Ω4.測量誤差達(dá)到10-6數(shù)量級5.測量速度達(dá)到每秒幾萬次6.測量范圍100nV～100kV按工作原理分1.比較型比較型又分為逐次比較型、剩余電壓再循環(huán)型2.積分型積分型又分為雙積分型、三積分型、脈沖調(diào)寬型、V-F變換型3.斜波型斜波型又分為斜波式、階梯斜波式4.復(fù)合型復(fù)合型又分為積分內(nèi)插式、積分電位差式。目前先進(jìn)的直流數(shù)字電壓表性能為：10二、直流數(shù)字電流表

直流數(shù)字電流表用于測量直流電流，小電流表可用作電流指零儀，還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)直流電流量值對直流電流進(jìn)行量值傳遞，檢定直流電流表，直流電流源等直流電流計量器具。目前先進(jìn)的直流電流表性能為：1.顯示位數(shù)61/22.分辨力0.1aA3.測量誤差10－5數(shù)量級4.測量范圍1pA～20A直流數(shù)字電流表的類型按原理分有電阻式、放大器式、斬波放大器式。按顯示位數(shù)分有三位、三位半……六位、六位半。按體積形狀分有臺式、便攜式、手持式、面板式。二、直流數(shù)字電流表11三、直流數(shù)字歐姆表

直流數(shù)字歐姆表用于測量直流電阻，精密低阻值的直流數(shù)字歐姆表一般可以測量四線接法的直流電阻以便消除引線電阻引入的測量誤差。直流數(shù)字歐姆表還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)直流電阻量值，對直流電阻進(jìn)行量值傳遞，檢定直流電阻表，直流電阻源，直流電阻箱，直流電橋等直流電阻計量器具。目前先進(jìn)的直流數(shù)字歐姆表的性能為：1.顯示位數(shù)81/22.分辨力1μΩ3.測量誤差10－6數(shù)量級4.測量范圍1Ω～108Ω直流數(shù)字歐姆表的類型按原理分有恒流源式運(yùn)算放大器法、四線測量法、電壓法、比率法、逐位平衡法。按顯示位數(shù)分有三位、三位半……八位、八位半。按體積形狀分有臺式、便攜式、手持式、面板式。三、直流數(shù)字歐姆表12四、交流數(shù)字電壓表

交流數(shù)字電壓表用于測量交流電壓，還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保存和復(fù)現(xiàn)交流電壓量值，對交流電壓進(jìn)行量值傳遞，檢定交流電壓表，交流電壓源等交流電壓計量器具。目前先進(jìn)的交流數(shù)字電壓表的性能為：1.顯示位數(shù)61/22.分辨力1nV3.測量誤差10－5數(shù)量級4.測量范圍1mV～10kV10Hz～10MHz交流數(shù)字電壓表的類型很多。按被測量的參數(shù)分，有平均值表、有效值表、峰值表。最適用的是真有效值表，不僅可以測量正弦電壓的有效值，也可測量非正弦電壓的有效值，但原理復(fù)雜，成本較高。平均值表原理結(jié)構(gòu)簡單，成本低，只是不適用于非正弦，應(yīng)用也比較多。峰值表只適用于某些特殊測量，應(yīng)用較少。按工作原理分，有檢波式、熱電式、電子式。按顯示位數(shù)分有三位、三位半……七位半。四、交流數(shù)字電壓表13五、交流數(shù)字電流表交流數(shù)字電流表用于測量交流電流，還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)交流電流量值，對交流電流進(jìn)行量值傳遞，檢定交流電流表，交流電流源等交流電流計量器具。目前先進(jìn)的交流數(shù)字電流表的性能為：1.顯示位數(shù)51/22.分辨力1nA3.測量誤差10－44.測量范圍10nA～20A10Hz～100kHz交流數(shù)字電流表的原理多為分流器式。五、交流數(shù)字電流表14有國家檢定規(guī)程時，檢定必須執(zhí)行國家檢定規(guī)程，沒有國家的，可執(zhí)行部門或地方檢定規(guī)程，部門或地方也沒有時，應(yīng)作為校準(zhǔn)或測試項目。交直流數(shù)字儀器現(xiàn)有如下一些檢定規(guī)程：國家檢定規(guī)程JJG315-1983直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程國家檢定規(guī)程JJG598-1989直流數(shù)字電流表檢定規(guī)程國家檢定規(guī)程JJG724-1991直流數(shù)字歐姆表檢定規(guī)程航天部檢定規(guī)程JJG（航天）34－1999交流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程航天部檢定規(guī)程JJG（航天）35－1999交流數(shù)字電流表檢定規(guī)程有國家檢定規(guī)程時，檢定必須執(zhí)行國家檢定規(guī)程，沒有國家的，可執(zhí)15檢定和校準(zhǔn)

檢定是指為評定計量器具的計量性能，確定其是否合格所進(jìn)行的全部工作，包括檢驗和加封蓋印等。它是進(jìn)行量值傳遞的重要形式，是保證量值準(zhǔn)確一致的重要措施?！霸谝?guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值，與對應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作”。即校準(zhǔn)就是確定被校的量值。將被校所指示的量與標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量進(jìn)行比較，來確定被校所指示的量的量值。

檢定和校準(zhǔn)檢定是指為評定計量器具的計量性能，確定其是否合格16第二章交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求

第一節(jié)數(shù)字表

一、示值誤差測量器具的示值Xt與對應(yīng)輸入量的真值Xr之差值為測量器具的示值誤差。由于真值不能確定，故使用約定真值（即標(biāo)準(zhǔn)值）Xr代替真值。標(biāo)準(zhǔn)值是滿足規(guī)定的準(zhǔn)確度的用來代替真值的值，它一般是計量標(biāo)準(zhǔn)的示值。從計量角度來說，測量器具的示值Xt與它所指示的輸入量的標(biāo)準(zhǔn)值Xr之差值為測量器具的示值誤差，標(biāo)準(zhǔn)值是計量標(biāo)準(zhǔn)測量這個輸入量時所指示的值。示值誤差按絕對形式表示為：絕對示值誤差的單位與輸入量相同。第二章交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求

第一節(jié)數(shù)字表一17示值誤差按相對形式表示為：相對示值誤差為無量綱數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示或10的冪次方表示。示值誤差按相對形式表示為：18示值誤差按工作條件的不同分為固有誤差和工作誤差。固有誤差是在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的示值誤差，又稱為基本誤差。規(guī)定基本誤差的意義在于：（1）便于評定考核計量器具的內(nèi)部質(zhì)量缺陷。控制影響量使其影響減小并且固定，在這種情況下，計量器具表現(xiàn)出來的計量性能反映了計量器具的內(nèi)部質(zhì)量缺陷，一般在標(biāo)準(zhǔn)條件下，計量器具的計量性能是最佳計量性能。在這種條件下使用，測量誤差最小。（2）便于同類儀器性能比較。若某臺直流數(shù)字電壓表25℃溫度下的年允許誤差極限為0.5%,另一臺直流數(shù)字電壓表20℃溫度下的24h允許誤差極限為0.1%，很難看出準(zhǔn)確度的優(yōu)劣，若都用基本誤差來比較，便可一目了然。（3）便于量值傳遞。較高一級計量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)本級計量標(biāo)準(zhǔn)，確定本級計量標(biāo)準(zhǔn)的量值是在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的，本級計量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)下級計量標(biāo)準(zhǔn)，確定下級計量標(biāo)準(zhǔn)的量值也應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定。這樣量值傳遞的準(zhǔn)確度高。工作誤差是在規(guī)定的工作條件下確定的示值誤差。示值誤差按工作條件的不同分為固有誤差和工作誤差。19較高準(zhǔn)確度的交直流數(shù)字儀器的示值誤差都帶有時間概念為24h誤差、30d誤差、90天誤差、0.5a誤差、1a誤差。從上述數(shù)列中選取，1a誤差就是一年的示值誤差，其他類似。在這段時間內(nèi)不進(jìn)行調(diào)整，連續(xù)或不連續(xù)工作，任何時刻實測誤差均應(yīng)符合這段時間的允許誤差極限。如實測24h誤差應(yīng)符合24h允許誤差極限。測量器具示值誤差的技術(shù)要求為測量器具的允許誤差極限，允許誤差極限是技術(shù)規(guī)范、規(guī)程中規(guī)定的測量器具的允許示值誤差極限值。較高準(zhǔn)確度的交直流數(shù)字儀器的示值誤差都帶有時間概念為24h誤20允許誤差極限按絕對形式表示為：

式中：△lim——允許誤差極限

Xt——測量器具的示值

Xm——所測量程的滿度值

a——測量誤差的相對項系數(shù)b——測量誤差的固定項系數(shù)

允許誤差極限按絕對形式表示為：21允許誤差極限按相對形式表示為：允許誤差極限的圖形表示如圖9-2-1，圖9-2-2所示。從允許誤差極限的相對誤差曲線可見，被測量越接近滿量程相對誤差越小，因此在使用數(shù)字儀器時要盡量使用靠近滿量程的區(qū)域，在檢定數(shù)字儀器時，選擇的標(biāo)準(zhǔn)儀器，其準(zhǔn)確度不僅在滿度點要小于被檢的1/3，在遠(yuǎn)離滿量程的那些檢定點也要小于被檢的1/3。tgα=a%Xm

Xm

-Xm

Xm

b%Xm

Xt

a%b%Xt

γlimXm

允許誤差極限按相對形式表示為：tgα=a%XmXm-Xm22二、線性誤差測量儀器輸入輸出特性實際曲線與理想直線的偏差為線性誤差，該直線為量程始末的連線，即為清除零點誤差，調(diào)整滿量程誤差為零后，量程始末的連線。測量儀器輸入輸出特性曲線即為被測量與示值的關(guān)系曲線。測量儀器一般都盡量設(shè)計為線性的輸入輸出特性曲線，但由于設(shè)計制造的不完善，又總存在一定程度的非線性。線性誤差即表征這一計量特性。測量儀器輸入輸出特性曲線圖如圖9-2-3所示。理想直線實際曲線Xm

-Xm

XtXo

二、線性誤差理想直線實際曲線Xm-XmXtXo23用一個量程內(nèi)各檢定點中的最大誤差的引用誤差表示線性誤差的大?。菏街校骸獙嶋H曲線與理想直線的最大偏差；——測量儀器的滿度值。測量儀器線性誤差用百分?jǐn)?shù)或10的冪次方表示。某一量程的一個點或幾個點的示值誤差可用外標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整使其減小甚至消除，但又不是所有點都能被調(diào)整。如果測量儀器線性度好，幾個點示值誤差被調(diào)整掉，其他點也會隨之減小，反之則不然，所以線性誤差是測量儀器的重要計量特性。用一個量程內(nèi)各檢定點中的最大誤差的引用誤差表示線性誤差的大小24三、重復(fù)性在相同測量條件下，測量器具對重復(fù)使用相同的被測量提供非常接近的示值的能力。相同測量條件包括：相同的測試程序、相同的觀測者、在相同條件下使用相同的測量設(shè)備、相同地點和在短時間內(nèi)進(jìn)行重復(fù)測量。重復(fù)性用多次重復(fù)測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差表示：

重復(fù)性是準(zhǔn)確度的先決條件，允許重復(fù)性極限與其允許誤差極限的比一般應(yīng)小于1/5。三、重復(fù)性25四、穩(wěn)定性測量器具保持其計量特性恒定的能力?？梢杂糜嬃刻匦宰兓侥硞€規(guī)定的量所經(jīng)過的時間表示，也可以用在規(guī)定時間內(nèi)所發(fā)生的變化表示。測量器具作為計量標(biāo)準(zhǔn)，需要保存量值，穩(wěn)定性是十分重要的計量特性。測量器具作為工作量具去進(jìn)行測量，如果有測量誤差，可以進(jìn)行修正，如果穩(wěn)定性不好，就很難修正，不可能測準(zhǔn)，所以從某種意義上來講，穩(wěn)定性比準(zhǔn)確度更重要。允許穩(wěn)定性誤差極限與其允許誤差極限的比一般應(yīng)小于1/3。四、穩(wěn)定性26五、分辨力測量儀器能顯示出的被測量的最小增量。也就是使交直流數(shù)字儀器最低一位數(shù)字變化一個字所對應(yīng)的被測量的變化量。分辨力用被測量的最小增量值表示。如若61/2位直流數(shù)字電壓表的最小量程為100mV，則它的分辨力為0.1μV。分辨力是準(zhǔn)確度的先決條件，分辨力引入的測量不確定度與其允許誤差極限的比一般應(yīng)小于1/5。六、鑒別力使測量儀器產(chǎn)生未察覺的響應(yīng)變化的最大激勵變化，這種激勵變化應(yīng)是緩慢而單調(diào)地進(jìn)行。七、響應(yīng)時間按規(guī)定的量值對測量儀器施加激勵到響應(yīng)達(dá)到并保持在規(guī)定誤差范圍內(nèi)所需要的時間。八、復(fù)現(xiàn)性在變化的測量條件下，測量器具對同一被測量的測量結(jié)果之間的一致性。九、超然性測量器具不影響被測量值的能力。五、分辨力27十、輸入阻抗在工作狀態(tài)下，測量儀器輸入端所呈現(xiàn)的阻抗值，它不含零電流和偏置電流的影響。直流數(shù)字電壓表開機(jī)工作狀態(tài)下的輸入電阻比非工作狀態(tài)下的輸入電阻大得多。這是因為直流數(shù)字電壓表輸入端的前置放大器的負(fù)反饋作用會大大提高輸入電阻。連接到負(fù)載能力很低的信號源（如標(biāo)準(zhǔn)電池）時應(yīng)特別注意應(yīng)在關(guān)機(jī)前先斷開連接。十一、輸入零電流在工作狀態(tài)下，在輸入信號為零時，測量儀器的輸入電路中由儀器內(nèi)部電路引起的電流。如圖9-2-4。直流數(shù)字電壓表的輸入零電流在被測源內(nèi)阻上要產(chǎn)生電壓降引入測量誤差，若測量線路的等效電路如圖9-2-4所示，則輸入零電流引入的測量誤差為：直流電壓表被測信號源ROIO

十、輸入阻抗直流電壓表被測信號源ROIO28如果IO約為10－10A，RO約為1Ω，則△約為10－10V。直流數(shù)字電壓表輸入零電流引入的誤差影響數(shù)字電壓表的固定項誤差。如果不對輸入零電流引入的誤差進(jìn)行修正，而且也不知道直流數(shù)字電壓表零電流的確切量值和被測信號源輸出電阻的確切量值，將引入測量不確定度。應(yīng)進(jìn)行具體分析，使輸入零電流引入的測量不確定度可忽略。直流數(shù)字電壓表零電流是由于前置放大器的失調(diào)電流、漏電流、斬波器的尖峰電流、輸入電流的不對稱性等原因形成的。十二、抗干擾特性任何企圖改變測量儀器被測輸入信號的能源都稱為干擾源，根據(jù)干擾源與輸入信號的引線關(guān)系，可分為串模干擾和共模干擾。（一）串模干擾抑制比NMRR（Normalmoderejectionratio）串接在直流數(shù)字電壓表輸入回路中的干擾源為串模干擾，如圖9-2-5所示。如果IO約為10－10A，RO約為1Ω，則△約為10－10V29對串模干擾的抑制能力用串模抑制比NMRR來表示。

式中：Unm——串模干擾電壓的峰值，V；△Unm——由串模干擾電壓引起的直流數(shù)字電壓表示值的最大變化，V。～～

H直流數(shù)字電壓表

L對串模干擾的抑制能力用串模抑制比NMRR來表示。～～H30直流數(shù)字電壓表的串模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時還與被測直流輸入信號的大小有關(guān)，檢定時應(yīng)按要求設(shè)置干擾信號的頻率和被測直流信號。串模干擾抑制比也是準(zhǔn)確度的先決條件，在同樣的串模干擾信號作用下，串模抑制比越大引入的測量不確定度越小，應(yīng)進(jìn)行具體分析，使串模干擾引入的測量不確定度可忽略。

直流數(shù)字電壓表的串模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時31（二）共模干擾抑制比CMRR（commonmoderejectiouratio）同時加在直流數(shù)字電壓表高低輸入端與公共端之間的干擾源為共模干擾，公共端可以是機(jī)殼、大地、外供電電源地。共模干擾分直流共模干擾和交流共模干擾，如圖9-2-6，圖9-2-7所示。共模干擾一種情況是被測信號源的地與數(shù)字電壓表的地之間的電流引起的，另一種情況是數(shù)字電壓表浮地測量引起的。對共模干擾的抑制能力用共模抑制比CMRR來表示。式中：Ucm——共模干擾電壓的峰值，V；△Ucm——由共模干擾電壓引起的數(shù)字電壓表示值的最大變化，V。（二）共模干擾抑制比CMRR（commonmoderej32

H直流數(shù)字電壓表LG～～

H直流數(shù)字電壓表LGH直流數(shù)字電壓表～～H直流數(shù)字電壓表33直流數(shù)字電壓表的共模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時還與被測直流輸入信號的大小有關(guān)，檢定時應(yīng)按要求設(shè)置干擾信號的頻率和被測直流信號，廠家在給出共模抑制比指標(biāo)的同時，應(yīng)給出共模干擾電壓的頻率范圍，如50±0.5HZ或50±1.0HZ。共模干擾抑制比也是準(zhǔn)確度的先決條件，在同樣的共模干擾信號作用下，共模干擾抑制比越大，引入的測量不確定度越小，應(yīng)進(jìn)行具體分析，使共模干擾引入的測量不確定度可忽略。十三、波峰因數(shù)周期性被測信號的峰值與它的有效值之比。交流數(shù)字電壓表測量其波峰因數(shù)小于規(guī)定的波峰因數(shù)的被測信號時，測量誤差都應(yīng)滿足允許誤差極限。直流數(shù)字電壓表的共模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時34三、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)源的重復(fù)性是在相同條件下，對于相同的示值，提供非常接近的輸出量的能力。標(biāo)準(zhǔn)源重復(fù)性的其他一些概念與數(shù)字表相同。四、穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)源穩(wěn)定性的概念與數(shù)字表相同。五、分辨力調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)源輸出調(diào)節(jié)盤最后一盤示值變化一個字，對應(yīng)的輸出量的變化量。分辨力用這一變化量表示。標(biāo)準(zhǔn)源分辨力的其他概念與數(shù)字表相同。六、建立時間從一個穩(wěn)定的輸出值設(shè)定另一輸出值開始至輸出信號達(dá)到并保持在規(guī)定誤差范圍內(nèi)所需的時間。七、復(fù)現(xiàn)性在變化的條件下，標(biāo)準(zhǔn)源對同一示值，輸出電壓的一致性。八、輸出阻抗在工作狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)源輸出端對外呈現(xiàn)的阻抗。三、重復(fù)性35第三章交直流數(shù)字儀器的基本原理

交直流數(shù)字儀器工作原理很多，交直流數(shù)字表有V/T變換型、逐次逼近比較型、雙積分型、脈沖調(diào)寬型、剩余電壓再循環(huán)型等，交直流標(biāo)準(zhǔn)源有放大器型，電阻分壓型、脈沖調(diào)寬型等。下面重點簡介幾例，以便了解其工作原理，加深對交直流數(shù)字儀器性能的理解。

第三章交直流數(shù)字儀器的基本原理交直流數(shù)字儀器工作原理很36第一節(jié)直流數(shù)字電壓表基本原理

一、直流數(shù)字電壓表基本原理直流數(shù)字電壓表基本原理框圖如圖9-3-1所示。

UxUiN

衰減器K前置放大器AA/D轉(zhuǎn)換器C計數(shù)譯碼顯示器

基準(zhǔn)電壓A/D轉(zhuǎn)換器為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。將被測量Ux經(jīng)衰減器和前置放大器規(guī)范為A/D轉(zhuǎn)換器輸入范圍內(nèi)的量，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量N，計數(shù)譯碼顯示電路完成對N的記錄和顯示。不同的Ux值與不同的N值一一對應(yīng)，從而實現(xiàn)對模擬量UX的數(shù)字化測量。式中：K—衰減器衰減系數(shù)；A—放大器放大系數(shù)；C—A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換系數(shù)。理想情況下K、A、C都是常數(shù)，N正比于UX，顯示值正比于被測量。第一節(jié)直流數(shù)字電壓表基本原理一、直流數(shù)字電壓表基本原理37二、直流數(shù)字電壓表各部分主要功能（一）A/Ｄ轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將規(guī)范化的模擬量Ui轉(zhuǎn)換成數(shù)字量N，這部分是直流數(shù)字電壓表的核心，不同原理的A/D變換器構(gòu)成了不同原理的直流數(shù)字電壓表，A/D變換器的不同特性也對整機(jī)的不同特性產(chǎn)生主要影響。（二）基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓是直流數(shù)字電壓表的內(nèi)部參考電壓。我們講測量就是將被測量與同性質(zhì)的已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，用標(biāo)準(zhǔn)量或標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)來表示被測量。A/D轉(zhuǎn)換器就是實現(xiàn)這一比較的裝置，基準(zhǔn)電壓就是已知的標(biāo)準(zhǔn)量。因此基準(zhǔn)電壓是作為測量儀器的直流數(shù)字電壓表的不可缺少的部件。（三）前置放大器前置放大器的作用一方面是使整機(jī)的測量范圍向小量程擴(kuò)展，另一方面是為了改善整機(jī)的輸入特性，減小整機(jī)的零電流，提高整機(jī)的輸入電阻，并且前置放大器作為A/D轉(zhuǎn)換器的前級，也可以減小和固定A/D轉(zhuǎn)換器的信號源的輸出電阻。二、直流數(shù)字電壓表各部分主要功能38（四）衰減器衰減器的作用是對大信號進(jìn)行衰減以便使整機(jī)的測量范圍向大量程擴(kuò)展。（五）計數(shù)譯碼顯示電路將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量N變成十進(jìn)制數(shù)顯示出來。三、A/D轉(zhuǎn)換器基本原理A/D轉(zhuǎn)換器類型很多。按被測量分，有瞬時值和平均值型。按轉(zhuǎn)換技術(shù)分，有積分型和非積分型。按轉(zhuǎn)換程序分，有有程序和無程序。測量是被測量和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過程，從這個概念出發(fā)，若按怎樣比較來分，有直接比較型、間接比較型和復(fù)合比較型。（四）衰減器39直接比較型是將模擬電壓直接與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，得到數(shù)字量，這類包括連續(xù)比較，逐次比較，斜波電壓比較等多種。這種轉(zhuǎn)換是瞬時比較，抗干擾能力差，但速度快。間接比較型是輸入的電壓信號不直接與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，而是先將兩者都變?yōu)橹虚g物理量，再進(jìn)行比較（中間物理量一般為頻率F或時間T），然后將比較得到的頻率或時間進(jìn)行數(shù)字編碼，這類包括雙斜式，脈沖調(diào)寬式，積分型V-f式，多斜式等。這類轉(zhuǎn)換是平均值測量，抗干擾能力強(qiáng)，但速度慢。復(fù)合型是將直接與間接比較兩類原理結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，獲得了更佳的性能，目前這種類型的新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，發(fā)展很快，但線路復(fù)雜，成本較高。以下舉例詳述A/D轉(zhuǎn)換器原理（一）逐次逼近比較型A/D轉(zhuǎn)換器1.轉(zhuǎn)換原理逐次逼近比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理可以用天平稱法碼的稱量法來加以類比，如圖9-3-2所示。直接比較型是將模擬電壓直接與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，得到數(shù)字量，這類402.逐次逼近比較型A/D轉(zhuǎn)換器的性能及對整機(jī)指標(biāo)的影響（1）A/D的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度A/D轉(zhuǎn)換過程是用D/A轉(zhuǎn)換器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓法碼逼近輸入電壓Vi，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，數(shù)碼形式的電壓法碼便可作為數(shù)字輸出。這時Vi=VRi（i取所有被保留下來的電壓法碼的那些號碼）從表達(dá)式可見，A/D的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度主要取決于D/A的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度，后者一般比前者高。D/A轉(zhuǎn)換器一般由基準(zhǔn)電壓、模擬開關(guān)、解碼網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器組成，如圖9-3-5所示。一般：式中：Af———運(yùn)算放大器的閉環(huán)放大系數(shù)；VN——基準(zhǔn)電壓；μ—解碼網(wǎng)絡(luò)的電阻比率。μ與輸入數(shù)碼成線性關(guān)系

2.逐次逼近比較型A/D轉(zhuǎn)換器的性能及對整機(jī)指標(biāo)的影響41可見D/A轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度主要由基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性、運(yùn)算放大器的運(yùn)算誤差、解碼網(wǎng)絡(luò)的比率誤差等決定，并直接影響DVM整機(jī)的測量準(zhǔn)確度，形成其相對項誤差。另外，模擬開關(guān)的殘余參量，放大器的零漂、噪聲、偏移等也直接影響DVM整機(jī)的測量準(zhǔn)確度，形成其固定項誤差。由于解碼網(wǎng)絡(luò)的比率誤差與輸入D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)碼有關(guān)，故反饋逼近比較型A/D轉(zhuǎn)換器的非線性誤差具有比較復(fù)雜的形式，即不容易用一簡單的函數(shù)關(guān)系式來表達(dá)。（2）A/D轉(zhuǎn)換器的分辨力比較器的閥值和零漂噪聲，放大器、A/D轉(zhuǎn)換器的零漂噪聲限制了轉(zhuǎn)換器的分辨力，也限制了DVM整機(jī)的分辨力。可見D/A轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度主要由基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性、運(yùn)算放大42（3）A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度一方面受比較器動態(tài)響應(yīng)的制約，另一方面受D/A轉(zhuǎn)換器響應(yīng)時間的限制，整個A/D轉(zhuǎn)換過程由固定的n步組成（n為電壓法碼總個數(shù)），對每一步所安排的時間至少要大于比較器響應(yīng)時間與D/A轉(zhuǎn)換器響應(yīng)時間之和。但一般也在微秒級，例如對一個五位表來說，具有20個電壓法碼需20步，若每一步為5μs則轉(zhuǎn)換時間僅為100μs，故轉(zhuǎn)換速度高是逐次逼近比較型A/D轉(zhuǎn)換器的突出特點。同時由于轉(zhuǎn)換具有固定的程序，故轉(zhuǎn)換速度不隨輸入電壓Vi太小而變化。（4）抗干擾能力和被測量性質(zhì)反饋逼近比較型A/D轉(zhuǎn)換器屬于直接比較型，測量的是被測電壓的瞬時值，因此抗干擾能力差，疊加在被測電壓上的干擾信號100%地反映在測量結(jié)果中。（3）A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度43（二）雙斜式A/D轉(zhuǎn)換器1.轉(zhuǎn)換原理雙斜式V-T轉(zhuǎn)換型A/D轉(zhuǎn)換器簡化框圖如圖9-3-6所示。信號波形圖如圖9-3-7所示。2.

雙斜式A/D轉(zhuǎn)換器的性能及對整機(jī)指標(biāo)的影響（1）轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度由轉(zhuǎn)換公式可見，基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確度穩(wěn)定性直接影響轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度，進(jìn)而影響整機(jī)測量準(zhǔn)確度的相對項誤差。N1、N2的量化誤差影響整機(jī)準(zhǔn)確度的固定項。其次模擬開關(guān)殘余參量積分器的偏移、零漂、噪聲也都影響整機(jī)準(zhǔn)確度的固定項。（2）A/D轉(zhuǎn)換器的分辨力A/D轉(zhuǎn)換器的分辨力主要受比較器閥值電壓的限制，這也是影響整機(jī)分辨力的主要因素。（二）雙斜式A/D轉(zhuǎn)換器44（3）抗干擾能力雙斜式A/D轉(zhuǎn)換是間接比較型，測量的是被測量在采樣時間T1內(nèi)的平均值，因此對疊加在被測量信號上的交流干擾信號有較好的抑制能力，一般情況下串模干擾電壓主要為電網(wǎng)電壓，如圖9-3-8所示。如果取采樣時間為電網(wǎng)電壓周期的整數(shù)倍，則對稱的工頻干擾即可完全消除。當(dāng)然，工頻變化時，T1不變，抑制能力將隨之下降，所以在檢查數(shù)字電壓表的串模抑制能力時，對所加的串模干擾信號的頻率有一定要求，在不同的頻率下，DVM表現(xiàn)不同的串模干擾抑制能力。（4）轉(zhuǎn)換速度雙斜式轉(zhuǎn)換速度較慢，為了提高對工頻干擾的抑制能力，采樣時間最少為20ms，因此總的轉(zhuǎn)換速度就更慢了，一般不超過20次/秒，與反饋逼近比較型相比差兩三個數(shù)量級。（3）抗干擾能力45（三）脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖如圖9-3-9所示。脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器信號波形圖如圖3-10所示。A/D轉(zhuǎn)換器的原理類型是十分多的，這里我們僅列舉出以上三個例子，遠(yuǎn)不能代表其全部，但從中可以對A/D轉(zhuǎn)換原理建立一個基本概念，了解不同原理的A/D轉(zhuǎn)換器，測量的量是不同的（例如有的測平均值，有的測瞬時值）。原理不同，其性能指標(biāo)各有優(yōu)缺點（例如有的速度快但抗干擾能力差，有的速度慢但抗干擾能力強(qiáng)）。原理不同，非線性誤差性質(zhì)不同，即刻度特性曲線的形狀不同。并且可以大致了解，A/D轉(zhuǎn)換電路影響整機(jī)測量準(zhǔn)確度的誤差來源和因素加深我們對整機(jī)性能指標(biāo)的理解，A/D轉(zhuǎn)換器作為DVM的核心，它的性能主要影響整機(jī)的測量準(zhǔn)確度、線性度、穩(wěn)定性、分辨力、抗干擾能力、測量速度、響應(yīng)時間（三）脈沖調(diào)寬式A/D轉(zhuǎn)換器46四、前置放大器由于前置放大器主要作用是為了提高整機(jī)的輸入特性，因此DVM中的前置放大器多采用電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，以便提高整機(jī)的輸入阻抗。如圖9-3-11所示。電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路（一）閉環(huán)放大倍數(shù)A可見前置放大器閉環(huán)增益僅僅決定于電阻的比值，電阻比值的誤差決定了閉環(huán)放大倍數(shù)的誤差，而采用精密線繞電阻，比值誤差是可以做得很小的。當(dāng)β一定時，Ao越大，這一誤差越小。當(dāng)Ao一定時，β越大，這一誤差越小。β的大小實際上是DVM量程的不同，因此說明不同量程放大器閉環(huán)放大倍數(shù)的誤差不同，這也是各量程誤差大小不同的原因之一。另外放大器的零偏、零漂、噪聲也是重要的誤差源，它們是在輸入短路時，輸出端電壓。這是由于制造上的不對稱，時漂、溫漂、器件噪聲等引起的，它們的作用等效為在被測電壓上疊加了誤差電壓，如圖9-3-12所示，這一誤差影響整機(jī)測量準(zhǔn)確度的固定項誤差。四、前置放大器47（二）閉環(huán)輸入電阻前置放大器閉環(huán)輸入電阻的等效電路如圖9-3-13所示。可見閉環(huán)輸入電阻Ri比開環(huán)輸入電阻ri增加了1+βAo倍，一般DVM都利用串聯(lián)電壓反饋技術(shù)來提高整機(jī)的輸入電阻，使用時要注意DVM在工作狀態(tài)（即開機(jī)時）具有很高的輸入電阻，而在非工作狀態(tài)（即關(guān)機(jī)時）輸入電阻僅僅是開環(huán)輸入電阻ri比Ri大大降低。（三）零電流IoDVM的零電流或是由運(yùn)算放大器第一級管子的工作電流引起，或是由斬波器尖峰電壓引起，或是由斬波管泄漏電流引起，它的大小隨溫度和濕度而變化，其方向是固定不變的，Io的大小與VX無關(guān)，但隨環(huán)境溫度變化。（二）閉環(huán)輸入電阻48五、衰減器衰減器一般是電阻分壓式，如圖9-3-14所示。分壓系數(shù)的誤差取決于分壓電阻的精度，一般是能夠做得比較高的，但是要注意，當(dāng)輸入電壓比較高時，分壓電阻上的功率比較大時，電阻阻值相對低功率時會發(fā)生變化，進(jìn)而造成分壓系數(shù)的誤差，在作1000V量程檢定時，有不少表顯示值隨時間而明顯變化，這恐怕就是分壓電阻阻值的變化所引起的。衰減器的輸入電阻構(gòu)成整機(jī)高量程輸入電阻，為提高輸入電阻，希望分壓電阻阻值盡量大，而太大了衰減系數(shù)又易受泄漏電流的影響，所以又不能太大，一般高精度表高量程輸入電阻做到10MΩ輸入電阻。五、衰減器49六、基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓多采用齊納二極管，從上述兩種A/D轉(zhuǎn)換可見數(shù)字表的顯示值都與基準(zhǔn)電壓有關(guān)，數(shù)字表的穩(wěn)定性，尤其是長期穩(wěn)定性，主要由基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)齊納管來決定，所以基準(zhǔn)電壓也是數(shù)字表的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。六、基準(zhǔn)電壓50第二節(jié)交流數(shù)字電壓表基本原理

一個交流——直流電壓轉(zhuǎn)換器配上一個直流數(shù)字電壓表，就構(gòu)成一臺交流數(shù)字電壓表。交流電壓有三個特征量：平均值、有效值和峰值，根據(jù)這三個特征量，交直流電壓轉(zhuǎn)換器也分為平均值、有效值和峰值三種類型。采用不同原理的交直流電壓轉(zhuǎn)換器配上直流數(shù)字電壓表，就構(gòu)成不同原理的交流數(shù)字電壓表。第二節(jié)交流數(shù)字電壓表基本原理一個交流——直流電壓轉(zhuǎn)換51第三節(jié)直流數(shù)字電流表基本原理直流數(shù)字電流表是用于對直流電流進(jìn)行精密測量的一種主要設(shè)備。一般是將被測直流電流轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，然后進(jìn)行測量。一般稱這種轉(zhuǎn)換電路為電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器。根據(jù)轉(zhuǎn)換原理的不同，可以分為兩種不同方式的電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器，即分流器式電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器和負(fù)反饋放大式電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器。根據(jù)被測電流的大小不同，這兩種轉(zhuǎn)換器都有廣泛的應(yīng)用。最簡單的電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器是根據(jù)歐姆定律得來的：即讓被測電流IX通過標(biāo)準(zhǔn)電阻RN變換成直流電壓UX，再利用直流數(shù)字電壓表測量電壓的方法準(zhǔn)確測量直流電壓UX，則被測電流IX的大小用RN上的壓降UX表示為：IX=UX/RN對于多量程直流數(shù)字電流表，一般是通過量程選擇開關(guān)分別接通不同阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，從而實現(xiàn)對大小不同的被測電流進(jìn)行分量程測量。原理框圖如圖9-3-26所示。第三節(jié)直流數(shù)字電流表基本原理直流數(shù)字電流表52第四節(jié)交流數(shù)字電流表基本原理在數(shù)字多用表中，交流電流的測量功能是以電流―電壓（I―V）變換器和交流―直流（AC―DC）變換器為基礎(chǔ)實現(xiàn)的被測交流電流首先流經(jīng)電流―電壓變換器，轉(zhuǎn)換成交流電壓，再經(jīng)過交流―直流變換器轉(zhuǎn)換成直流電壓，最后經(jīng)量程選擇、模數(shù)轉(zhuǎn)換、顯示邏輯及驅(qū)動等，在顯示器件上顯示被測交流電流的實際值。

第四節(jié)交流數(shù)字電流表基本原理在數(shù)字多用表中，交流電流的53第五節(jié)直流數(shù)字歐姆表基本原理將電阻變換成直流電壓的轉(zhuǎn)換電路被稱為電阻―電壓（Ω―Ｖ）變換器，簡稱為歐姆變換器。歐姆變換器通常有兩種構(gòu)成方式：即運(yùn)算放大器法和積分運(yùn)算法。直流數(shù)字式歐姆表通常由一個精確的直流運(yùn)算放大器和一個數(shù)字電壓表組成，有的做成插件，成為數(shù)字多用表的一部分，有的則做成單功能的數(shù)字歐姆表。總之，數(shù)字歐姆表利用直流運(yùn)算放大器進(jìn)行電阻―電壓（Ω―Ｖ）變換，再用直流數(shù)字電壓表測出電壓，從而得到被測電阻的歐姆數(shù)值。第五節(jié)直流數(shù)字歐姆表基本原理將電阻54交直流數(shù)字儀器的檢定

交直流數(shù)字儀器的檢定方法比較簡單，采用檢定規(guī)程介紹的檢定方法即可。但應(yīng)注意寄生參數(shù)的影響，如直流數(shù)字電壓表的輸入電阻、零電流影響，小電流、高電壓測量時漏電流影響，小電壓測量時信號線電阻影響，大電流測量時溫升影響等。

交直流數(shù)字儀器的檢定交直流數(shù)字儀器的檢定方法比較簡單，采用55檢定規(guī)程檢定規(guī)程一般包括如下內(nèi)容：1檢定規(guī)程的適用范圍；2被檢計量器具的用途原理和結(jié)構(gòu)；3被檢計量器具的技術(shù)要求；4被檢計量器具的檢定條件；5被檢計量器具的檢定項目；6被檢計量器具的檢定方法；7檢定結(jié)果的處理方法；8檢定周期的規(guī)定。檢定規(guī)程檢定規(guī)程一般包括如下內(nèi)容：56第一節(jié)

直流數(shù)字電壓表的檢定

直流數(shù)字電壓表的檢定項目有：示值誤差，線性誤差，穩(wěn)定性，分辨力，輸入電阻和零電流，串模抑制比，共模抑制比。

一、示值誤差的檢定（一）標(biāo)準(zhǔn)的選擇檢定方法和檢定線路根據(jù)被檢直流數(shù)字電壓表的測量范圍和允許誤差極限，根據(jù)本實驗室標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備條件，從檢定規(guī)程介紹的檢定方法中選擇檢定方法和檢定線路。根據(jù)計量標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度一般應(yīng)優(yōu)于被檢器具的允許誤差極限的1/3原則，分析計量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度，根據(jù)檢定線路寫出標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)式，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)式和隱含的不確定因素，對標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行不確定度評定。

第一節(jié)直流數(shù)字電壓表的檢定直流數(shù)字電壓表的57標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的要求標(biāo)準(zhǔn)裝置的總不確定度應(yīng)小于被檢儀器允許誤差的1/3~1/5標(biāo)準(zhǔn)源的穩(wěn)定度和調(diào)節(jié)細(xì)度應(yīng)小于被檢儀器允許誤差的1/5~1/10，且應(yīng)連續(xù)可調(diào)。標(biāo)準(zhǔn)裝置信號源的穩(wěn)定性和紋波、噪聲應(yīng)小于被檢表示值允許誤差極限的1/5～1/10。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)在檢定周期內(nèi)且合格。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的要求58檢定線路直流標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器法檢定線路59直接比較法直接比較法60標(biāo)準(zhǔn)儀器法用電位差計等標(biāo)準(zhǔn)儀器檢定直流數(shù)字電壓表。（二）檢查環(huán)境條件欲測量固有誤差時，應(yīng)保證環(huán)境條件符合檢定規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件。（三）準(zhǔn)備工作對被檢表及檢定裝置按廠家說明書要求進(jìn)行預(yù)熱。按檢定規(guī)程選擇檢定點，設(shè)計原始記錄表格。標(biāo)準(zhǔn)儀器法61（四）測量與判定當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的誤差小于被檢表允許誤差1/5時,可忽略。不可忽略時：測量結(jié)果應(yīng)在±（e-n）%范圍內(nèi)±e%被檢表的誤差±n%標(biāo)準(zhǔn)的誤差（四）測量與判定62

二、線性誤差的檢定

在進(jìn)行示值誤差檢定時，如果按照直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程的要求，在基本量程內(nèi)均勻地選擇不少于10個檢定點，在非基本量程內(nèi)均勻地選擇不少于3～5個檢定點，則被檢表的輸入輸出特性實際曲線便同時被測量出來，從中找出最大的絕對示值誤差，除以滿量程值Ym即為線性誤差：

若實測的線性誤差小于或等于被檢表允許線性誤差極限，則被檢表線性誤差合格。

二、線性誤差的檢定63三、穩(wěn)定性的檢定

在進(jìn)行示值誤差檢定時，如果檢定了某時間段的誤差，如年誤差，則被檢表的穩(wěn)定性便同時被測量出來，被檢表年變化量實測值為被檢表的穩(wěn)定性誤差。

若實測的穩(wěn)定性誤差小于或等于被檢表允許穩(wěn)定性誤差極限，則被檢表穩(wěn)定性合格。

三、穩(wěn)定性的檢定

在進(jìn)行示值誤差檢定時，如果檢定了某時間段64四、分辨力的檢定分辨力的檢定線路與示值誤差檢定線路相同，調(diào)節(jié)直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源使被檢表示值變化一個字時，測量相應(yīng)的2個標(biāo)準(zhǔn)值Yo1和Yo2，兩者之差即為被檢表的分辨力，符合被檢表分辨力指標(biāo)時為合格。應(yīng)測量被檢表最小量程1/2滿量程點的分辨力。注意，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的分辨力，重復(fù)性應(yīng)大大優(yōu)于被檢數(shù)字表。四、分辨力的檢定65五、輸入電阻和零電流的檢定R取105Ω～107Ω，E取被檢表80%滿量程值將開關(guān)K1，K2處在下列位置時，分別讀取被檢表的指示值K1置于1，K2置于3時，示值為U13K1置于1，K2置于4時，示值為U14K1置于2，K2置于3時，示值為U23K1置于2，K2置于4時，示值為U24U13是被檢表零點電壓，U14－U13是零電流在R上形成的電壓。R上的壓降U23－U24由ΔI和Io形成，計算ΔI應(yīng)去掉Io的影響。五、輸入電阻和零電流的檢定66按下式計算被檢表輸入電阻和零電流實測的輸入電阻Ri和零電流Io符合被檢表指標(biāo)要求時為合格。按下式計算被檢表輸入電阻和零電流67六、串模抑制比的檢定

七、共模干擾抑制比的檢定六、串模抑制比的檢定68第二節(jié)交流數(shù)字電壓表的檢定交流標(biāo)準(zhǔn)源法直接比較法比較測量法第二節(jié)交流數(shù)字電壓表的檢定交流標(biāo)準(zhǔn)源法69第三節(jié)直流數(shù)字電流表的檢定直流標(biāo)準(zhǔn)電流源法直接比較法直流標(biāo)準(zhǔn)儀器法標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表法第三節(jié)直流數(shù)字電流表的檢定直流標(biāo)準(zhǔn)電流源法70第四節(jié)交流數(shù)字電流表的檢定交流標(biāo)準(zhǔn)電流源法直接比較法交直流比較測量法第四節(jié)交流數(shù)字電流表的檢定交流標(biāo)準(zhǔn)電流源法71第五節(jié)直流數(shù)字歐姆表的檢定標(biāo)準(zhǔn)電阻或標(biāo)準(zhǔn)過渡法電阻比較校準(zhǔn)法標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字歐姆法第五節(jié)直流數(shù)字歐姆表的檢定標(biāo)準(zhǔn)電阻或標(biāo)準(zhǔn)過渡法72數(shù)字多用表電學(xué)培訓(xùn)------數(shù)字多用表電學(xué)培訓(xùn)------73課程主要內(nèi)容交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求交直流數(shù)字儀器的基本原理交直流數(shù)字儀器的檢定課程主要內(nèi)容交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識74第一章交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識

交直流數(shù)字儀器是指以數(shù)字形式顯示測量結(jié)果，測量或輸出交直流電壓，交直流電流，交直流電阻的儀器儀表。

第一章交直流數(shù)字儀器計量基礎(chǔ)知識75第一節(jié)數(shù)字儀器發(fā)展與現(xiàn)狀

數(shù)字儀器準(zhǔn)確度高，從21/2到81/2。不僅可以作為測量用工作計量器具，也可以作為量值傳遞用計量標(biāo)準(zhǔn)甚至計量基準(zhǔn)。數(shù)字儀器具有智能化和可程控性，智能化通過自動零位修正、自動線性修正等技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)了準(zhǔn)確度等性能指標(biāo)的提高，同時還使數(shù)字儀器具有了測量結(jié)果的自動數(shù)據(jù)處理、自動操作、自動量程轉(zhuǎn)換、自動檢測、自動調(diào)整、自動診斷自動化等功能?？沙炭匦允箶?shù)字儀器能夠與計算機(jī)連接，通過計算機(jī)等外部控制器實現(xiàn)更強(qiáng)大的自動測試、自動處理數(shù)據(jù)、自動編輯數(shù)據(jù)、自動存儲、自動顯示、自動打印等功能。用計算機(jī)和可程控數(shù)字儀器能夠方便地組成自動測試系統(tǒng)，使計量測試實現(xiàn)了自動化，使計量測試領(lǐng)域跟上計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)時代的步伐成為可能。第一節(jié)數(shù)字儀器發(fā)展與現(xiàn)狀數(shù)字儀器準(zhǔn)確度高，從21/276為了使不同國別、不同廠家、不同功能、不同類型的可程控數(shù)字儀器的接口具有通用性，使其能夠方便地與計算機(jī)及其他裝置相互連接，組成各種目的的自動測試系統(tǒng)，需要通用的接口總線。目前數(shù)字儀器常用的接口總線是GPIB通用接口總線和RS－232C通訊接口總線。絕大多數(shù)臺式數(shù)字儀器、便攜式數(shù)字儀器都帶有GPIB接口或RS－232C接口。如果各個不同廠家、不同功能的器件，都配裝了包含器件功能和接口功能的GPIB接口，由于各接口是標(biāo)準(zhǔn)化的，那么在組建自動測試系統(tǒng)時，人們在接口硬件方面無需再做任何硬件工作，只需用一條條GPIB母線將它們連接起來，便可方便地組成各種目的的自動測試系統(tǒng)。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA公布的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用于計算機(jī)與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。為了使不同國別、不同廠家、不同功能、不同類型的可程控數(shù)字儀器77在由多臺獨立數(shù)字儀器組成的自動測試系統(tǒng)中，每臺數(shù)字儀器都有顯示器、鍵盤和存儲器等部件。這些部件功能重復(fù)沒有必要，為了降低自動測試系統(tǒng)的成本，電源的體積和重量，將獨立儀器中的顯示電路、鍵盤、存儲器等去掉，把測量電路部分和接口電路部分制成插卡式模塊，用不同的模塊與計算機(jī)等設(shè)備連接組成自動測試系統(tǒng)，1992年制定了適用于模塊化儀器的接口總線標(biāo)準(zhǔn)VXIbusReV.1.4。不同國別、不同廠家、不同功能的帶VXIbus接口總線儀器模塊，即VXIbus模塊都可插入同一機(jī)箱。VXI儀器系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)總線式模塊化儀器系統(tǒng)，一般由微機(jī)、VXIbus模塊和VXIbus機(jī)箱組成。VXIbus儀器模塊是數(shù)字儀器的發(fā)展方向，VXIbus儀器自動測試系統(tǒng)是自動測試系統(tǒng)的發(fā)展方向。在由多臺獨立數(shù)字儀器組成的自動測試系統(tǒng)中，每臺數(shù)字儀器都有顯78PCI、VXI、PXIVXIPCIPXIPCI、VXI、PXIVXIPCIPXI79圖形語言的發(fā)展使我們能夠用圖形語言編寫GPIB儀器自動測試系統(tǒng)的程序，與windows視窗操作系統(tǒng)類似，能夠通過點擊圖標(biāo)和圖形來編寫和運(yùn)行程序，實現(xiàn)儀器程控，完成自動測試系統(tǒng)的測試目的。這些圖標(biāo)和圖形可以做成與獨立測量儀器面板上的控制件和顯示件相似，這樣便在自動測試系統(tǒng)主計算機(jī)屏幕上形成儀器軟面板，即所謂虛擬儀器。虛擬儀器的實現(xiàn)主要依靠計算機(jī)圖形語言，美國惠普公司（HP）、美國國家儀器公司NI、美國吉時利公司Keithly和美國艾歐泰克公司Iotech研制開發(fā)出了許多適合于自動測試系統(tǒng)的圖形語言，尤其是美國NI公司的labview得到了廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用。數(shù)字儀器的發(fā)展使測試儀器跟上了計算機(jī)發(fā)展的步伐，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了全新概念的測量儀器，數(shù)字儀器是測量儀器的發(fā)展方向，VXI硬件模塊和計算機(jī)軟件形成的虛擬儀器是數(shù)字儀器的發(fā)展方向，數(shù)字儀器將進(jìn)一步軟件化、集成化、系統(tǒng)化。自動測試系統(tǒng)的硬件組建將更加方便靈活，軟件編程將更加簡單，巧妙的測試方法，精湛的測試技術(shù)，豐富的測試經(jīng)驗將被固化到測試程序中，形成軟件形式的專家測試系統(tǒng)。圖形語言的發(fā)展使我們能夠用圖形語言編寫GPIB儀器自動測試系80目前交直流數(shù)字儀器的用途和性能水平為：

一、直流數(shù)字電壓表

直流數(shù)字電壓表的基本用途是測量直流電壓，低電壓表可作為電壓指零儀，即作為測量用工作計量器具，由于直流數(shù)字電壓表準(zhǔn)確度不斷提高，已經(jīng)可以做到81/2位，10-6數(shù)量級，所以直流數(shù)字電壓表已進(jìn)入校準(zhǔn)實驗室，作為量值傳遞用的計量標(biāo)準(zhǔn)，承擔(dān)保存和復(fù)現(xiàn)直流電壓量值的任務(wù)，檢定直流電壓表，直流電壓源等直流電壓計量器具。智能型直流數(shù)字電壓表還可以測量一段時間內(nèi)被測量的最大值、最小值，測量誤差，比例，平均值，方差等。目前交直流數(shù)字儀器的用途和性能水平為：一、直流數(shù)字電壓表81目前先進(jìn)的直流數(shù)字電壓表性能為：

1.顯示位數(shù)達(dá)到81/22.分辨力達(dá)到0.01μV3.輸入電阻達(dá)到1010Ω4.測量誤差達(dá)到10-6數(shù)量級5.測量速度達(dá)到每秒幾萬次6.測量范圍100nV～100kV按工作原理分1.比較型比較型又分為逐次比較型、剩余電壓再循環(huán)型2.積分型積分型又分為雙積分型、三積分型、脈沖調(diào)寬型、V-F變換型3.斜波型斜波型又分為斜波式、階梯斜波式4.復(fù)合型復(fù)合型又分為積分內(nèi)插式、積分電位差式。目前先進(jìn)的直流數(shù)字電壓表性能為：82二、直流數(shù)字電流表

直流數(shù)字電流表用于測量直流電流，小電流表可用作電流指零儀，還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)直流電流量值對直流電流進(jìn)行量值傳遞，檢定直流電流表，直流電流源等直流電流計量器具。目前先進(jìn)的直流電流表性能為：1.顯示位數(shù)61/22.分辨力0.1aA3.測量誤差10－5數(shù)量級4.測量范圍1pA～20A直流數(shù)字電流表的類型按原理分有電阻式、放大器式、斬波放大器式。按顯示位數(shù)分有三位、三位半……六位、六位半。按體積形狀分有臺式、便攜式、手持式、面板式。二、直流數(shù)字電流表83三、直流數(shù)字歐姆表

直流數(shù)字歐姆表用于測量直流電阻，精密低阻值的直流數(shù)字歐姆表一般可以測量四線接法的直流電阻以便消除引線電阻引入的測量誤差。直流數(shù)字歐姆表還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)直流電阻量值，對直流電阻進(jìn)行量值傳遞，檢定直流電阻表，直流電阻源，直流電阻箱，直流電橋等直流電阻計量器具。目前先進(jìn)的直流數(shù)字歐姆表的性能為：1.顯示位數(shù)81/22.分辨力1μΩ3.測量誤差10－6數(shù)量級4.測量范圍1Ω～108Ω直流數(shù)字歐姆表的類型按原理分有恒流源式運(yùn)算放大器法、四線測量法、電壓法、比率法、逐位平衡法。按顯示位數(shù)分有三位、三位半……八位、八位半。按體積形狀分有臺式、便攜式、手持式、面板式。三、直流數(shù)字歐姆表84四、交流數(shù)字電壓表

交流數(shù)字電壓表用于測量交流電壓，還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保存和復(fù)現(xiàn)交流電壓量值，對交流電壓進(jìn)行量值傳遞，檢定交流電壓表，交流電壓源等交流電壓計量器具。目前先進(jìn)的交流數(shù)字電壓表的性能為：1.顯示位數(shù)61/22.分辨力1nV3.測量誤差10－5數(shù)量級4.測量范圍1mV～10kV10Hz～10MHz交流數(shù)字電壓表的類型很多。按被測量的參數(shù)分，有平均值表、有效值表、峰值表。最適用的是真有效值表，不僅可以測量正弦電壓的有效值，也可測量非正弦電壓的有效值，但原理復(fù)雜，成本較高。平均值表原理結(jié)構(gòu)簡單，成本低，只是不適用于非正弦，應(yīng)用也比較多。峰值表只適用于某些特殊測量，應(yīng)用較少。按工作原理分，有檢波式、熱電式、電子式。按顯示位數(shù)分有三位、三位半……七位半。四、交流數(shù)字電壓表85五、交流數(shù)字電流表交流數(shù)字電流表用于測量交流電流，還可用作計量標(biāo)準(zhǔn)，保持和復(fù)現(xiàn)交流電流量值，對交流電流進(jìn)行量值傳遞，檢定交流電流表，交流電流源等交流電流計量器具。目前先進(jìn)的交流數(shù)字電流表的性能為：1.顯示位數(shù)51/22.分辨力1nA3.測量誤差10－44.測量范圍10nA～20A10Hz～100kHz交流數(shù)字電流表的原理多為分流器式。五、交流數(shù)字電流表86有國家檢定規(guī)程時，檢定必須執(zhí)行國家檢定規(guī)程，沒有國家的，可執(zhí)行部門或地方檢定規(guī)程，部門或地方也沒有時，應(yīng)作為校準(zhǔn)或測試項目。交直流數(shù)字儀器現(xiàn)有如下一些檢定規(guī)程：國家檢定規(guī)程JJG315-1983直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程國家檢定規(guī)程JJG598-1989直流數(shù)字電流表檢定規(guī)程國家檢定規(guī)程JJG724-1991直流數(shù)字歐姆表檢定規(guī)程航天部檢定規(guī)程JJG（航天）34－1999交流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程航天部檢定規(guī)程JJG（航天）35－1999交流數(shù)字電流表檢定規(guī)程有國家檢定規(guī)程時，檢定必須執(zhí)行國家檢定規(guī)程，沒有國家的，可執(zhí)87檢定和校準(zhǔn)

檢定是指為評定計量器具的計量性能，確定其是否合格所進(jìn)行的全部工作，包括檢驗和加封蓋印等。它是進(jìn)行量值傳遞的重要形式，是保證量值準(zhǔn)確一致的重要措施?！霸谝?guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值，與對應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作”。即校準(zhǔn)就是確定被校的量值。將被校所指示的量與標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量進(jìn)行比較，來確定被校所指示的量的量值。

檢定和校準(zhǔn)檢定是指為評定計量器具的計量性能，確定其是否合格88第二章交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求

第一節(jié)數(shù)字表

一、示值誤差測量器具的示值Xt與對應(yīng)輸入量的真值Xr之差值為測量器具的示值誤差。由于真值不能確定，故使用約定真值（即標(biāo)準(zhǔn)值）Xr代替真值。標(biāo)準(zhǔn)值是滿足規(guī)定的準(zhǔn)確度的用來代替真值的值，它一般是計量標(biāo)準(zhǔn)的示值。從計量角度來說，測量器具的示值Xt與它所指示的輸入量的標(biāo)準(zhǔn)值Xr之差值為測量器具的示值誤差，標(biāo)準(zhǔn)值是計量標(biāo)準(zhǔn)測量這個輸入量時所指示的值。示值誤差按絕對形式表示為：絕對示值誤差的單位與輸入量相同。第二章交直流數(shù)字儀器技術(shù)要求

第一節(jié)數(shù)字表一89示值誤差按相對形式表示為：相對示值誤差為無量綱數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示或10的冪次方表示。示值誤差按相對形式表示為：90示值誤差按工作條件的不同分為固有誤差和工作誤差。固有誤差是在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的示值誤差，又稱為基本誤差。規(guī)定基本誤差的意義在于：（1）便于評定考核計量器具的內(nèi)部質(zhì)量缺陷?？刂朴绊懥渴蛊溆绊憸p小并且固定，在這種情況下，計量器具表現(xiàn)出來的計量性能反映了計量器具的內(nèi)部質(zhì)量缺陷，一般在標(biāo)準(zhǔn)條件下，計量器具的計量性能是最佳計量性能。在這種條件下使用，測量誤差最小。（2）便于同類儀器性能比較。若某臺直流數(shù)字電壓表25℃溫度下的年允許誤差極限為0.5%,另一臺直流數(shù)字電壓表20℃溫度下的24h允許誤差極限為0.1%，很難看出準(zhǔn)確度的優(yōu)劣，若都用基本誤差來比較，便可一目了然。（3）便于量值傳遞。較高一級計量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)本級計量標(biāo)準(zhǔn)，確定本級計量標(biāo)準(zhǔn)的量值是在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定的，本級計量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)下級計量標(biāo)準(zhǔn)，確定下級計量標(biāo)準(zhǔn)的量值也應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下確定。這樣量值傳遞的準(zhǔn)確度高。工作誤差是在規(guī)定的工作條件下確定的示值誤差。示值誤差按工作條件的不同分為固有誤差和工作誤差。91較高準(zhǔn)確度的交直流數(shù)字儀器的示值誤差都帶有時間概念為24h誤差、30d誤差、90天誤差、0.5a誤差、1a誤差。從上述數(shù)列中選取，1a誤差就是一年的示值誤差，其他類似。在這段時間內(nèi)不進(jìn)行調(diào)整，連續(xù)或不連續(xù)工作，任何時刻實測誤差均應(yīng)符合這段時間的允許誤差極限。如實測24h誤差應(yīng)符合24h允許誤差極限。測量器具示值誤差的技術(shù)要求為測量器具的允許誤差極限，允許誤差極限是技術(shù)規(guī)范、規(guī)程中規(guī)定的測量器具的允許示值誤差極限值。較高準(zhǔn)確度的交直流數(shù)字儀器的示值誤差都帶有時間概念為24h誤92允許誤差極限按絕對形式表示為：

式中：△lim——允許誤差極限

Xt——測量器具的示值

Xm——所測量程的滿度值

a——測量誤差的相對項系數(shù)b——測量誤差的固定項系數(shù)

允許誤差極限按絕對形式表示為：93允許誤差極限按相對形式表示為：允許誤差極限的圖形表示如圖9-2-1，圖9-2-2所示。從允許誤差極限的相對誤差曲線可見，被測量越接近滿量程相對誤差越小，因此在使用數(shù)字儀器時要盡量使用靠近滿量程的區(qū)域，在檢定數(shù)字儀器時，選擇的標(biāo)準(zhǔn)儀器，其準(zhǔn)確度不僅在滿度點要小于被檢的1/3，在遠(yuǎn)離滿量程的那些檢定點也要小于被檢的1/3。tgα=a%Xm

Xm

-Xm

Xm

b%Xm

Xt

a%b%Xt

γlimXm

允許誤差極限按相對形式表示為：tgα=a%XmXm-Xm94二、線性誤差測量儀器輸入輸出特性實際曲線與理想直線的偏差為線性誤差，該直線為量程始末的連線，即為清除零點誤差，調(diào)整滿量程誤差為零后，量程始末的連線。測量儀器輸入輸出特性曲線即為被測量與示值的關(guān)系曲線。測量儀器一般都盡量設(shè)計為線性的輸入輸出特性曲線，但由于設(shè)計制造的不完善，又總存在一定程度的非線性。線性誤差即表征這一計量特性。測量儀器輸入輸出特性曲線圖如圖9-2-3所示。理想直線實際曲線Xm

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二、線性誤差理想直線實際曲線Xm-XmXtXo95用一個量程內(nèi)各檢定點中的最大誤差的引用誤差表示線性誤差的大?。菏街校骸獙嶋H曲線與理想直線的最大偏差；——測量儀器的滿度值。測量儀器線性誤差用百分?jǐn)?shù)或10的冪次方表示。某一量程的一個點或幾個點的示值誤差可用外標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整使其減小甚至消除，但又不是所有點都能被調(diào)整。如果測量儀器線性度好，幾個點示值誤差被調(diào)整掉，其他點也會隨之減小，反之則不然，所以線性誤差是測量儀器的重要計量特性。用一個量程內(nèi)各檢定點中的最大誤差的引用誤差表示線性誤差的大小96三、重復(fù)性在相同測量條件下，測量器具對重復(fù)使用相同的被測量提供非常接近的示值的能力。相同測量條件包括：相同的測試程序、相同的觀測者、在相同條件下使用相同的測量設(shè)備、相同地點和在短時間內(nèi)進(jìn)行重復(fù)測量。重復(fù)性用多次重復(fù)測量的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差表示：

重復(fù)性是準(zhǔn)確度的先決條件，允許重復(fù)性極限與其允許誤差極限的比一般應(yīng)小于1/5。三、重復(fù)性97四、穩(wěn)定性測量器具保持其計量特性恒定的能力?？梢杂糜嬃刻匦宰兓侥硞€規(guī)定的量所經(jīng)過的時間表示，也可以用在規(guī)定時間內(nèi)所發(fā)生的變化表示。測量器具作為計量標(biāo)準(zhǔn)，需要保存量值，穩(wěn)定性是十分重要的計量特性。測量器具作為工作量具去進(jìn)行測量，如果有測量誤差，可以進(jìn)行修正，如果穩(wěn)定性不好，就很難修正，不可能測準(zhǔn)，所以從某種意義上來講，穩(wěn)定性比準(zhǔn)確度更重要。允許穩(wěn)定性誤差極限與其允許誤差極限的比一般應(yīng)小于1/3。四、穩(wěn)定性98五、分辨力測量儀器能顯示出的被測量的最小增量。也就是使交直流數(shù)字儀器最低一位數(shù)字變化一個字所對應(yīng)的被測量的變化量。分辨力用被測量的最小增量值表示。如若61/2位直流數(shù)字電壓表的最小量程為100mV，則它的分辨力為0.1μV。分辨力是準(zhǔn)確度的先決條件，分辨力引入的測量不確定度與其允許誤差極限的比一般應(yīng)小于1/5。六、鑒別力使測量儀器產(chǎn)生未察覺的響應(yīng)變化的最大激勵變化，這種激勵變化應(yīng)是緩慢而單調(diào)地進(jìn)行。七、響應(yīng)時間按規(guī)定的量值對測量儀器施加激勵到響應(yīng)達(dá)到并保持在規(guī)定誤差范圍內(nèi)所需要的時間。八、復(fù)現(xiàn)性在變化的測量條件下，測量器具對同一被測量的測量結(jié)果之間的一致性。九、超然性測量器具不影響被測量值的能力。五、分辨力99十、輸入阻抗在工作狀態(tài)下，測量儀器輸入端所呈現(xiàn)的阻抗值，它不含零電流和偏置電流的影響。直流數(shù)字電壓表開機(jī)工作狀態(tài)下的輸入電阻比非工作狀態(tài)下的輸入電阻大得多。這是因為直流數(shù)字電壓表輸入端的前置放大器的負(fù)反饋作用會大大提高輸入電阻。連接到負(fù)載能力很低的信號源（如標(biāo)準(zhǔn)電池）時應(yīng)特別注意應(yīng)在關(guān)機(jī)前先斷開連接。十一、輸入零電流在工作狀態(tài)下，在輸入信號為零時，測量儀器的輸入電路中由儀器內(nèi)部電路引起的電流。如圖9-2-4。直流數(shù)字電壓表的輸入零電流在被測源內(nèi)阻上要產(chǎn)生電壓降引入測量誤差，若測量線路的等效電路如圖9-2-4所示，則輸入零電流引入的測量誤差為：直流電壓表被測信號源ROIO

十、輸入阻抗直流電壓表被測信號源ROIO100如果IO約為10－10A，RO約為1Ω，則△約為10－10V。直流數(shù)字電壓表輸入零電流引入的誤差影響數(shù)字電壓表的固定項誤差。如果不對輸入零電流引入的誤差進(jìn)行修正，而且也不知道直流數(shù)字電壓表零電流的確切量值和被測信號源輸出電阻的確切量值，將引入測量不確定度。應(yīng)進(jìn)行具體分析，使輸入零電流引入的測量不確定度可忽略。直流數(shù)字電壓表零電流是由于前置放大器的失調(diào)電流、漏電流、斬波器的尖峰電流、輸入電流的不對稱性等原因形成的。十二、抗干擾特性任何企圖改變測量儀器被測輸入信號的能源都稱為干擾源，根據(jù)干擾源與輸入信號的引線關(guān)系，可分為串模干擾和共模干擾。（一）串模干擾抑制比NMRR（Normalmoderejectionratio）串接在直流數(shù)字電壓表輸入回路中的干擾源為串模干擾，如圖9-2-5所示。如果IO約為10－10A，RO約為1Ω，則△約為10－10V101對串模干擾的抑制能力用串模抑制比NMRR來表示。

式中：Unm——串模干擾電壓的峰值，V；△Unm——由串模干擾電壓引起的直流數(shù)字電壓表示值的最大變化，V。～～

H直流數(shù)字電壓表

L對串模干擾的抑制能力用串模抑制比NMRR來表示。～～H102直流數(shù)字電壓表的串模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時還與被測直流輸入信號的大小有關(guān)，檢定時應(yīng)按要求設(shè)置干擾信號的頻率和被測直流信號。串模干擾抑制比也是準(zhǔn)確度的先決條件，在同樣的串模干擾信號作用下，串模抑制比越大引入的測量不確定度越小，應(yīng)進(jìn)行具體分析，使串模干擾引入的測量不確定度可忽略。

直流數(shù)字電壓表的串模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時103（二）共模干擾抑制比CMRR（commonmoderejectiouratio）同時加在直流數(shù)字電壓表高低輸入端與公共端之間的干擾源為共模干擾，公共端可以是機(jī)殼、大地、外供電電源地。共模干擾分直流共模干擾和交流共模干擾，如圖9-2-6，圖9-2-7所示。共模干擾一種情況是被測信號源的地與數(shù)字電壓表的地之間的電流引起的，另一種情況是數(shù)字電壓表浮地測量引起的。對共模干擾的抑制能力用共模抑制比CMRR來表示。式中：Ucm——共模干擾電壓的峰值，V；△Ucm——由共模干擾電壓引起的數(shù)字電壓表示值的最大變化，V。（二）共模干擾抑制比CMRR（commonmoderej104

H直流數(shù)字電壓表LG～～

H直流數(shù)字電壓表LGH直流數(shù)字電壓表～～H直流數(shù)字電壓表105直流數(shù)字電壓表的共模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時還與被測直流輸入信號的大小有關(guān)，檢定時應(yīng)按要求設(shè)置干擾信號的頻率和被測直流信號，廠家在給出共模抑制比指標(biāo)的同時，應(yīng)給出共模干擾電壓的頻率范圍，如50±0.5HZ或50±1.0HZ。共模干擾抑制比也是準(zhǔn)確度的先決條件，在同樣的共模干擾信號作用下，共模干擾抑制比越大，引入的測量不確定度越小，應(yīng)進(jìn)行具體分析，使共模干擾引入的測量不確定度可忽略。十三、波峰因數(shù)周期性被測信號的峰值與它的有效值之比。交流數(shù)字電壓表測量其波峰因數(shù)小于規(guī)定的波峰因數(shù)的被測信號時，測量誤差都應(yīng)滿足允許誤差極限。直流數(shù)字電壓表的共模干擾抑制比往往與干擾信號的頻率有關(guān)，有時106三、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)源的重復(fù)性是在相同條件下，對于相同的示值，提供非常接近的輸出量的能力。標(biāo)準(zhǔn)源重復(fù)性的其他一些概念與數(shù)字表相同。四、穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)源穩(wěn)定性的概念與數(shù)字表相同。五、分辨力調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)源輸出調(diào)節(jié)盤最后一盤示值變化一個字，對應(yīng)的輸出量的變化量。分辨力用這一變化量表示。標(biāo)準(zhǔn)源分辨力的其他概念與數(shù)字表相同。六、建立時間從一個穩(wěn)定的輸出值設(shè)定另一輸出值開始至輸出信號達(dá)到并保持在規(guī)定誤差范圍內(nèi)所需的時間。七、復(fù)現(xiàn)性在變化的條件下，標(biāo)準(zhǔn)源對同一示值，輸出電壓的一致性。八、輸出阻抗在工作狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)源輸出端對外呈現(xiàn)的阻抗。三、重復(fù)性107第三章交直流數(shù)字儀器的基本原理

交直流數(shù)字儀器工作原理很多，交直流數(shù)字表有V/T變換型、逐次逼近比較型、雙積分型、脈沖調(diào)寬型、剩余電壓再循環(huán)型等，交直流標(biāo)準(zhǔn)源有放大器型，電阻分壓型、脈沖調(diào)寬型等。下面重點簡介幾例，以便了解其工作原理，加深對交直流數(shù)字儀器性能的理解。

第三章交直流數(shù)字儀器的基本原理交直流數(shù)字儀器工作原理很108第一節(jié)直流數(shù)字電壓表基本原理

一、直流數(shù)字電壓表基本原理直流數(shù)字電壓表基本原理框圖如圖9-3-1所示。

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衰減器K前置放大器AA/D轉(zhuǎn)換器C計數(shù)譯碼顯