数字万用表及误差分析

1、1.1.3 3. .1 1 数字式万用表数字式万用表(dvmdigital voltmeter) 一、功能和特点一、功能和特点1、数字显示、直观准确、数字显示、直观准确2、准确度高、准确度高3、分辨率高、分辨率高可现实的最小数可现实的最小数/可现实的最大数可现实的最大数分辨力、分辨率、准确度、灵敏度分辨力、分辨率、准确度、灵敏度分辨力：在最低电压量程上末位分辨力：在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，个字所代表的电压值，它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。 3.测量误差测量误差 数字电压表的数字电压表的固有误差固有误差

2、用用绝对误差绝对误差表示，其表示方式有多种：表示，其表示方式有多种： u=u=(a(au ux x十十b bu umm) ) = = (a (au ux x十十n n字字) ) 满度误差满度误差决定量化误差、决定量化误差、内部噪声内部噪声读数误差读数误差决定转决定转换系换系数、非线性数、非线性 任一读数下的相对误差为任一读数下的相对误差为 xmxuubauu%（5.40） 由此式可见，由此式可见， 随读数随读数ux减小而增加，故在测量小电压时，宜减小而增加，故在测量小电压时，宜换用较小的量程档，以提高测量精度。此结果与模拟电压表是换用较小的量程档，以提高测量精度。此结果与模拟电压表是一致的。一

3、致的。 例：例：用用4 位位sx1842dvm测测1.5v电压，分别用电压，分别用2v档和档和200档测量，已知：档测量，已知：2v档固有误差：档固有误差：0.025%ux 1个字，个字，200v档固有误差：档固有误差：0.03%ux 1个字个字问：两种情况下由固有误差引起的测量误差各为多少？问：两种情况下由固有误差引起的测量误差各为多少？解：解：因因4 位位dvm最大显示为最大显示为19999，所以，所以2v和和200v档的档的1个字分别代表：个字分别代表：220.000119999dv 2002000.0119999dv 2002000.03%0.010.03%0.67%0.70%1.5u

4、uu 220.025%0.00010.032%1.5uuu 结论结论：1.不同量程不同量程“1个字个字”误差对测结果不一样，测量误差对测结果不一样，测量时应尽量选择合适的量程。同模拟电压表结论一致。时应尽量选择合适的量程。同模拟电压表结论一致。 2.虽然虽然dvm有有4 位分辨力，但不正确使用，则达不到位分辨力，但不正确使用，则达不到应有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。应有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。分辨力分辨力 准确度（误差）准确度（误差） 需要指出，分辨力与准确度属于两个不同的概念。前者表征需要指出，分辨力与准确度属于两个不同的概念。前者表征仪表的仪表的“灵敏性灵敏性”，即对微

5、小电压的，即对微小电压的“识别识别”能力；后者反映测能力；后者反映测量的量的“准确性准确性”，即测量结果与真值的一致程度。二者无必然，即测量结果与真值的一致程度。二者无必然的联系，因此不能混为一谈，更不得将分辨力（或分辨率）的联系，因此不能混为一谈，更不得将分辨力（或分辨率）误以为是类似于准确度的一项指标。实际上分辨力仅与仪表误以为是类似于准确度的一项指标。实际上分辨力仅与仪表显示位数有关，而准确度则取决于显示位数有关，而准确度则取决于a/d 转换器等的总误差。转换器等的总误差。从测量角度看，分辨力是从测量角度看，分辨力是“虚虚”指标（与测量误差无关），准指标（与测量误差无关），准确度才是确度

6、才是“实实”指标（代表测量误差的大小）。指标（代表测量误差的大小）。 因此，任意增加显示位数来提高仪表分辨力的方案是不可取的。因此，任意增加显示位数来提高仪表分辨力的方案是不可取的。例选用分辨率为例选用分辨率为24位的位的a/d，并不能保证实现，并不能保证实现24位的准确度。位的准确度。 在设计上通常，在设计上通常，分辨力应高于准确度，保证分辨力不会制约分辨力应高于准确度，保证分辨力不会制约可获得的准确度，以保证从读数中检测出小的变化量。可获得的准确度，以保证从读数中检测出小的变化量。 例如，例如，3、4位、位、8位位dvm的最高分辨力分别为的最高分辨力分别为100v、10v、1nv。 1.1

7、. 999999v 999999v： 量程量程/ /最大显示值最大显示值=2/1999999=2/1999999 =2/2000000v=10 =2/2000000v=10-6-6v=1vv=1v v mv v v mv v 由于分辨力与数字电压表中由于分辨力与数字电压表中a/d的位数有关，位数越多，分辨的位数有关，位数越多，分辨力愈高，故有时称具有多少位的分辨力。例如，称力愈高，故有时称具有多少位的分辨力。例如，称12位位a/d具具有有12位分辨力，同时，分辨力越高，被测电压愈小，电压表愈位分辨力，同时，分辨力越高，被测电压愈小，电压表愈灵敏，故有时把分辨力称作灵敏度。灵敏，故有时把分辨力称

8、作灵敏度。 dvm的位数的位数最大能显示：最大能显示：1999（最高位只能显示（最高位只能显示0/1）位和基本量程位和基本量程结合结合，能说明，能说明dvm有无超量程能力有无超量程能力132例如，例如，19992000， 3 1/2 三位半三位半 2999 40000， 3 2/33999 500000， 3 3/4超量程能力超量程能力举例：被侧电压为举例：被侧电压为13.04v如果使用三位如果使用三位dvm有超量程能力？有超量程能力？使用使用100v量程量程降低测量的精度以及分辨力降低测量的精度以及分辨力如果使用如果使用1v量程，最大显示？有超量程能力？量程，最大显示？有超量程能力？使用使用

9、2v量程，最大显示？有超量程能力？量程，最大显示？有超量程能力？132如果使用三位半如果使用三位半dvm有超量程能力？有超量程能力？没有降低测量的精度以及分辨力没有降低测量的精度以及分辨力当满量程为当满量程为10v的的四位四位表，其输入电压从表，其输入电压从9.999v变至变至10.001v时，若无超量程能力，计数器溢出，量程自动时，若无超量程能力，计数器溢出，量程自动切换到切换到100v，得到，得到“10.00v”的显示，丢失了的显示，丢失了0.001v的信息；的信息；被测电压：被测电压：“10.001v”。当量程为当量程为10v的四位半表，则不会降低精度和分辨的四位半表，则不会降低精度和分

10、辨力，量程仍为力，量程仍为10v，显示为，显示为“10.001v”。数字电压表组数字电压表组成成(dvmdigital voltmeter) 直流数字电压表的基本方框图直流数字电压表的基本方框图输入输入模拟部分模拟部分数 字 部数 字 部分分电源电源输入输入电路电路转换器转换器a-da-d计数器计数器显示器显示器辑电路辑电路控制逻控制逻4、测量速率快、测量速率快按按a/d转换器原理转换器原理 a/d变换变换积分式积分式比较式比较式双斜式双斜式、多斜式、多斜式脉冲调宽式脉冲调宽式电压反馈型电压反馈型v-f变换式变换式反馈比较式反馈比较式逐次比较式逐次比较式100万次万次/s余数循环比较式余数循环

11、比较式 直接比较式直接比较式 并联比较式并联比较式分级式（流水线式）分级式（流水线式）按按a/d转换器原理转换器原理 几到几百次几到几百次/s取决于取决于a/d速度速度 5、输入阻抗高、输入阻抗高6、集成度高、集成度高7、测试功能齐全、测试功能齐全8、保护功能齐全、保护功能齐全9、功耗低、抗干扰能力强、功耗低、抗干扰能力强二、数字式万用表的使用方法二、数字式万用表的使用方法 测量直流电压测量直流电压 将电源开关拨到将电源开关拨到on , 量程开关拨到量程开关拨到 dc 测量交流电压测量交流电压 将电源开关拨到将电源开关拨到on , 量程开关拨到量程开关拨到acv 测量直流电流测量直流电流 将电

12、源开关拨到将电源开关拨到on , 量程开关拨到量程开关拨到dca 测量交流电流测量交流电流 将电源开关拨到将电源开关拨到on, 量程开关拨到量程开关拨到aca 1.4.3 1.4.3 数字式万用表数字式万用表1.数字式万用表的使用方法数字式万用表的使用方法 电阻值的测量电阻值的测量 打开电源开关，量程开关拨至打开电源开关，量程开关拨至n范围内范围内的合适量程位置的合适量程位置 二极管压降的测量二极管压降的测量 打开电源开关，量程开关拨至二极管挡打开电源开关，量程开关拨至二极管挡 三极管的测量三极管的测量 根据被测三极管的类型，将开关拨至根据被测三极管的类型，将开关拨至pnp或或npn挡挡1.4

13、.3 1.4.3 数字式万用表数字式万用表2.指针式万用表和数字式万用表的使用指针式万用表和数字式万用表的使用不同之处不同之处 在测量过程中，指针式万用表的量程需在测量过程中，指针式万用表的量程需在测量前由测量者预先选定，而数字式万用表在测量前由测量者预先选定，而数字式万用表的量程则能自动转换。同时数字式万用表在测的量程则能自动转换。同时数字式万用表在测量参数值超量程时能自动溢出，指针式万用表量参数值超量程时能自动溢出，指针式万用表则会出现打表头现象。因此，当被测量参数值则会出现打表头现象。因此，当被测量参数值在测量前无法估计时，一般选用数字式万用表在测量前无法估计时，一般选用数字式万用表较为

14、方便。较为方便。1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型万用电表使用说明型万用电表使用说明1.用途用途 本仪表为高灵敏度，磁电整流系多量限本仪表为高灵敏度，磁电整流系多量限万用电表，可以测量直流电压、直流电流、中万用电表，可以测量直流电压、直流电流、中频交流电压、音频电千和直流电阻。频交流电压、音频电千和直流电阻。 由于测量所消耗的电流极微，因此在测由于测量所消耗的电流极微，因此在测量高内阻的电路参数时，不会显著影响电路的量高内阻的电路参数时，不会显著影响电路的状态，是现代电讯器件制造工厂和科学研究测状态，是现代电讯器件制造工厂和科学研究测试的必需常备测量仪表。试的必需常备测量仪表。 电流最

15、灵敏量限的满度值为电流最灵敏量限的满度值为10a，可以，可以用它来测量普通万用电表所不能测量的微弱电用它来测量普通万用电表所不能测量的微弱电流。由于仪表直接用磁电型式结构作为测量基流。由于仪表直接用磁电型式结构作为测量基础，故而使用方便，维护简单，并且稳定性良础，故而使用方便，维护简单，并且稳定性良好。好。1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型万用电表使用说明型万用电表使用说明2.主要技术特性主要技术特性 (1) 测量范围测量范围 (2) 准确度等级准确度等级 (3) 频率影响频率影响 (4) 温度影响温度影响 (5) 位置影响位置影响 (6) 阻尼时间阻尼时间 (7) 绝缘强度绝缘强度

16、(8) 仪表的外形尺寸仪表的外形尺寸 (9) 仪表的重量仪表的重量1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型万用电表使用说明型万用电表使用说明3.使用方法使用方法 (1) 零位调整零位调整 (2) 直流电压的测量直流电压的测量 (3) 交流电压的测量交流电压的测量 (4) 直流电流的测量直流电流的测量 (5) 直流电阻的测量直流电阻的测量1.4.4 mfl01.4.4 mfl0型万用电表使用说明型万用电表使用说明4.注意事项注意事项 (1) 仪表在测试时，不能旋转开关旋钮，仪表在测试时，不能旋转开关旋钮，特别是高电压和大特别是高电压和大 电流时，严禁带电转换量程。电流时，严禁带电转换量程。 (

17、2) 当被测之量不能确定其大约数值时，当被测之量不能确定其大约数值时，应将量限转换开关应将量限转换开关 旋到最大量限的位置上，然后再选旋到最大量限的位置上，然后再选择适应的量程，使指择适应的量程，使指 针得到最大偏转，针得到最大偏转， (3) 测量直流电流时，仪表应与被测电路测量直流电流时，仪表应与被测电路串联，禁止将仪表串联，禁止将仪表 直接跨接在被测电路的电压两端，以直接跨接在被测电路的电压两端，以防止仪表过负荷而防止仪表过负荷而 损坏。损坏。1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型数字万用表型数字万用表1.简述简述2.基本技术性能基本技术性能3.使用方法及注意事项使用方法及注意

18、事项1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型数字万用表型数字万用表1.简述简述 近年来数字万用表使用日益广泛，它具近年来数字万用表使用日益广泛，它具有精度高，输入阻抗高，显示直观，过载能力有精度高，输入阻抗高，显示直观，过载能力强，功能全等优点。有强，功能全等优点。有 (1) dt830普通型，普通型， (2) dt860， (3) dt-870自换程自换程 (4) dt-930， (5) dt-940全保护功能全保护功能(1) dt830(1) dt830普通型普通型 (2) dt860(2) dt860 (3) dt-870(3) dt-870自换程自换程 (4) dt-930(

19、4) dt-930 (1) dt830普通型，普通型， (2) dt860， (3) dt-870自换程自换程 (4) dt-930， (5) dt-940全保护功能全保护功能(5) dt-940(5) dt-940全保护功能全保护功能 (1) dt830普通型，普通型， (2) dt860， (3) dt-870自换程自换程 (4) dt-930， (5) dt-940全保护功能全保护功能1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型数字万用表型数字万用表原理图原理图 1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型数字万用表型数字万用表2.基本技术性能基本技术性能 (1) 显示位数：

20、显示位数：4位数字，最高位只能显位数字，最高位只能显示示1或不显示数字，算半位，所以称或不显示数字，算半位，所以称3 位，最位，最大显示数为大显示数为1999或或1999。 (2) 调零和极性，具有自动调零和显示正、调零和极性，具有自动调零和显示正、负极性的功能。负极性的功能。 (3) 超量程显示，超过量程时显示超量程显示，超过量程时显示1”或或“1”。 (4) 采样时间：采样时间：0.4s。 (5) 电源：电源：9v叠层电池供电。叠层电池供电。 (6) 整机功耗：整机功耗：20mw1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型数字万用表型数字万用表3.使用方法及注意事项使用方法及注意事项

21、 (1) 测试输入插座：黑色测试：棒插在测试输入插座：黑色测试：棒插在“com()”的插座里不动。红色测试棒有以的插座里不动。红色测试棒有以下两种插法：下两种插法：(a)在测电阻值和电压时，将红在测电阻值和电压时，将红色测试棒插在色测试棒插在“v”的插孔里。的插孔里。(b)在测量小于在测量小于200ma的电流时，将红色测试棒插在的电流时，将红色测试棒插在“ma”插孔里。当测量大于插孔里。当测量大于200ma的电流时，将红的电流时，将红色测试棒插在色测试棒插在“l0a”插孔里。插孔里。 (2) 根据被测量的性质和大小，将面板上根据被测量的性质和大小，将面板上的转换开关旋到适当的档位。并将测试棒插在的转换开关旋到适当的档位。并将测试棒插在适当的插座里。适当的插座里。1.4.5 dt-8301.4.5 dt-830型数字万用表型数字万用表3.使用方法及注意事项使用方法及注意事项 (3) 将电源开关置于将电源开关置于“on”位置，即可用测试棒位置，即可用测试棒直接测量直接测量 (4) 测毕，将电源开关置于测毕