数字多用表的计量检定讲稿ppt课件

1、数字多用表电学培训-课程主要内容交直流数字仪器计量根底知识交直流数字仪器技术要求交直流数字仪器的根本原理交直流数字仪器的检定第一章 交直流数字仪器计量根底知识 交直流数字仪器是指以数字方式显示丈量结果，丈量或输出交直流电压，交直流电流，交直流电阻的仪器仪表。 第一节 数字仪器开展与现状 数字仪器准确度高，从2 1/2到8 1/2。不仅可以作为丈量用任务计量器具，也可以作为量值传送用计量规范甚至计量基准。 数字仪器具有智能化和可程控性，智能化经过自动零位修正、自动线性修正等技术进一步促进了准确度等性能目的的提高，同时还使数字仪器具有了丈量结果的自动数据处置、自动操作、自动量程转换、自动检测、自动

2、调整、自动诊断自动化等功能。可程控性使数字仪器可以与计算机衔接，经过计算机等外部控制器实现更强大的自动测试、自动处置数据、自动编辑数据、自动存储、自动显示、自动打印等功能。 用计算机和可程控数字仪器可以方便地组成自动测试系统，使计量测试实现了自动化，使计量测试领域跟上计算机、网络时代的步伐成为能够。为了使不同国别、不同厂家、不同功能、不同类型的可程控数字仪器的接口具有通用性，使其可以方便地与计算机及其他安装相互衔接，组成各种目的的自动测试系统，需求通用的接口总线。目前数字仪器常用的接口总线是GPIB通用接口总线和RS232C通讯接口总线。绝大多数台式数字仪器、便携式数字仪器都带有GPIB接口或

3、RS232C接口。 假设各个不同厂家、不同功能的器件，都配装了包含器件功能和接口功能的GPIB接口，由于各接口是规范化的，那么在组建自动测试系统时，人们在接口硬件方面无需再做任何硬件任务，只需用一条条GPIB母线将它们衔接起来，便可方便地组成各种目的的自动测试系统。RS-232C规范串行接口总线是美国电子工业协会EIA公布的串行通讯规范，目前广泛运用于计算机与外围设备的串行异步通讯接口中。在由多台独立数字仪器组成的自动测试系统中，每台数字仪器都有显示器、键盘和存储器等部件。这些部件功能反复没有必要，为了降低自动测试系统的本钱，电源的体积和分量，将独立仪器中的显示电路、键盘、存储器等去掉，把丈量

4、电路部分和接口电路部分制成插卡式模块，用不同的模块与计算机等设备衔接组成自动测试系统，1992年制定了适用于模块化仪器的接口总线规范VXIbus ReV.1.4。不同国别、不同厂家、不同功能的带VXIbus接口总线仪器模块，即VXIbus模块都可插入同一机箱。VXI仪器系统是规范总线式模块化仪器系统，普通由微机、VXIbus模块和VXIbus机箱组成。 VXIbus仪器模块是数字仪器的开展方向，VXIbus仪器自动测试系统是自动测试系统的开展方向。PCI、VXI、PXIVXIPCIPXI图形言语的开展使我们可以用图形言语编写GPIB仪器自动测试系统的程序，与windows视窗操作系统类似，可以

5、经过点击图标和图形来编写和运转程序，实现仪器程控，完成自动测试系统的测试目的。这些图标和图形可以做成与独立丈量仪器面板上的控制件和显示件类似，这样便在自动测试系统主计算机屏幕上构成仪器软面板，即所谓虚拟仪器。虚拟仪器的实现主要依托计算机图形言语，美国惠普公司HP、美国国家仪器公司NI、美国吉时利公司Keithly和美国艾欧泰克公司Iotech研制开发出了许多适宜于自动测试系统的图形言语，尤其是美国NI公司的labview得到了广泛的认同和运用。 数字仪器的开展使测试仪器跟上了计算机开展的步伐，计算机技术的开展产生了全新概念的丈量仪器，数字仪器是丈量仪器的开展方向，VXI硬件模块和计算机软件构成

6、的虚拟仪器是数字仪器的开展方向，数字仪器将进一步软件化、集成化、系统化。自动测试系统的硬件组建将更加方便灵敏，软件编程将更加简单，巧妙的测试方法，精深的测试技术，丰富的测试阅历将被固化到测试程序中，构成软件方式的专家测试系统。目前交直流数字仪器的用途和性能程度为： 一、直流数字电压表 直流数字电压表的根本用途是丈量直流电压，低电压表可作为电压指零仪，即作为丈量用任务计量器具，由于直流数字电压表准确度不断提高，曾经可以做到8 1/2位，10-6数量级，所以直流数字电压表已进入校准实验室，作为量值传送用的计量规范，承当保管和复现直流电压量值的义务，检定直流电压表，直流电压源等直流电压计量器具。智能

7、型直流数字电压表还可以丈量一段时间内被丈量的最大值、最小值，丈量误差，比例，平均值，方差等。目前先进的直流数字电压表性能为： 1. 显示位数 到达8 1/22. 分辨力 到达0.01V3. 输入电阻 到达10104. 丈量误差 到达10-6数量级5. 丈量速度 到达每秒几万次6. 丈量范围 100nV100kV按任务原理分1. 比较型 比较型又分为逐次比较型、剩余电压再循环型2. 积分型 积分型又分为双积分型、三积分型、脉冲调宽型、V-F变换型3. 斜波型 斜波型又分为斜波式、阶梯斜波式4. 复合型 复合型又分为积分内插式、积分电位差式。 二、直流数字电流表 直流数字电流表用于丈量直流电流，小

8、电流表可用作电流指零仪，还可用作计量规范，坚持和复现直流电流量值对直流电流进展量值传送，检定直流电流表，直流电流源等直流电流计量器具。目前先进的直流电流表性能为： 1. 显示位数 6 1/22. 分辨力 0.1aA3. 丈量误差 105数量级4. 丈量范围 1pA20A 直流数字电流表的类型按原理分有电阻式、放大器式、斩波放大器式。按显示位数分有三位、三位半六位、六位半。按体积外形分有台式、便携式、手持式、面板式。 三、直流数字欧姆表 直流数字欧姆表用于丈量直流电阻，精细低阻值的直流数字欧姆表普通可以丈量四线接法的直流电阻以便消除引线电阻引入的丈量误差。直流数字欧姆表还可用作计量规范，坚持和复

9、现直流电阻量值，对直流电阻进展量值传送，检定直流电阻表，直流电阻源，直流电阻箱，直流电桥等直流电阻计量器具。目前先进的直流数字欧姆表的性能为： 1. 显示位数 8 1/2 2. 分辨力 13. 丈量误差 106数量级4. 丈量范围 1108直流数字欧姆表的类型按原理分有恒流源式运算放大器法、四线丈量法、电压法、比率法、逐位平衡法。按显示位数分有三位、三位半八位、八位半。按体积外形分有台式、便携式、手持式、面板式。四、交流数字电压表 交流数字电压表用于丈量交流电压，还可用作计量规范，保管和复现交流电压量值，对交流电压进展量值传送，检定交流电压表，交流电压源等交流电压计量器具。目前先进的交流数字电

10、压表的性能为：1. 显示位数 6 1/22. 分辨力 1nV3. 丈量误差 105数量级4. 丈量范围 1mV10kV 10Hz10MHz交流数字电压表的类型很多。按被丈量的参数分，有平均值表、有效值表、峰值表。最适用的是真有效值表，不仅可以丈量正弦电压的有效值，也可丈量非正弦电压的有效值，但原理复杂，本钱较高。平均值表原理构造简单，本钱低，只是不适用于非正弦，运用也比较多。峰值表只适用于某些特殊丈量，运用较少。按任务原理分，有检波式、热电式、电子式。按显示位数分有三位、三位半七位半。 五、交流数字电流表交流数字电流表用于丈量交流电流，还可用作计量规范，坚持和复现交流电流量值，对交流电流进展量

11、值传送，检定交流电流表，交流电流源等交流电流计量器具。目前先进的交流数字电流表的性能为： 1. 显示位数 5 1/22. 分辨力 1nA3. 丈量误差 1044. 丈量范围 10nA20A 10Hz100kHz交流数字电流表的原理多为分流器式。有国家检定规程时，检定必需执行国家检定规程，没有国家的，可执行部门或地方检定规程，部门或地方也没有时，应作为校准或测试工程。交直流数字仪器现有如下一些检定规程：国家检定规程JJG315-1983 直流数字电压表检定规程国家检定规程JJG598-1989 直流数字电流表检定规程国家检定规程JJG724-1991 直流数字欧姆表检定规程航天部检定规程JJG航

12、天341999 交流数字电压表检定规程航天部检定规程JJG航天351999 交流数字电流表检定规程检定和校准 检定是指为评定计量器具的计量性能，确定其能否合格所进展的全部任务，包括检验和加封盖印等。它是进展量值传送的重要方式，是保证量值准确一致的重要措施。 “在规定条件下，为确定丈量仪器或丈量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由规范所复现的量值之间关系的一组操作。即校准就是确定被校的量值。将被校所指示的量与规范所复现的量进展比较，来确定被校所指示的量的量值。 第二章 交直流数字仪器技术要求 第一节 数字表 一、示值误差丈量器具的示值Xt与对应输入量的真值Xr之差值为丈

13、量器具的示值误差。由于真值不能确定，故运用商定真值即规范值Xr替代真值。规范值是满足规定的准确度的用来替代真值的值，它普通是计量规范的示值。从计量角度来说，丈量器具的示值Xt与它所指示的输入量的规范值Xr之差值为丈量器具的示值误差，规范值是计量规范丈量这个输入量时所指示的值。示值误差按绝对方式表示为：绝对示值误差的单位与输入量一样。示值误差按相对方式表示为：相对示值误差为无量纲数，以百分数表示或10的幂次方表示。 示值误差按任务条件的不同分为固有误差和任务误差。固有误差是在规范条件下确定的示值误差，又称为根本误差。规定根本误差的意义在于：1便于评定考核计量器具的内部质量缺陷。控制影响量使其影响

14、减小并且固定，在这种情况下，计量器具表现出来的计量性能反映了计量器具的内部质量缺陷，普通在规范条件下，计量器具的计量性能是最正确计量性能。在这种条件下运用，丈量误差最小。2便于同类仪器性能比较。假设某台直流数字电压表25温度下的年允许误差极限为0.5%,另一台直流数字电压表20温度下的24h允许误差极限为0.1%，很难看出准确度的优劣，假设都用根本误差来比较，便可一目了然。3便于量值传送。较高一级计量规范校准本级计量规范，确定本级计量规范的量值是在规范条件下确定的，本级计量规范校准下级计量规范，确定下级计量规范的量值也应在规范条件下确定。这样量值传送的准确度高。任务误差是在规定的任务条件下确定

15、的示值误差。较高准确度的交直流数字仪器的示值误差都带有时间概念为24h误差、30d误差、90天误差、0.5a误差、1a误差。从上述数列中选取，1a误差就是一年的示值误差，其他类似。在这段时间内不进展调整，延续或不延续任务，任何时辰实测误差均应符合这段时间的允许误差极限。照实测24h误差应符合24h允许误差极限。丈量器具示值误差的技术要求为丈量器具的允许误差极限，允许误差极限是技术规范、规程中规定的丈量器具的允许示值误差极限值。允许误差极限按绝对方式表示为： 式中：lim允许误差极限 Xt丈量器具的示值 Xm所丈量程的满度值 a丈量误差的相对项系数 b丈量误差的固定项系数 允许误差极限按相对方式

16、表示为：允许误差极限的图形表示如图9-2-1，图9-2-2所示。从允许误差极限的相对误差曲线可见，被丈量越接近满量程相对误差越小，因此在运用数字仪器时要尽量运用接近满量程的区域，在检定数字仪器时，选择的规范仪器，其准确度不仅在满度点要小于被检的1/3，在远离满量程的那些检定点也要小于被检的1/3。 tg=a%Xm Xm -Xm Xm b%Xm Xt a%b%Xt limXm 二、线性误差丈量仪器输入输出特性实践曲线与理想直线的偏向为线性误差，该直线为量程始末的连线，即为去除零点误差，调整满量程误差为零后，量程始末的连线。丈量仪器输入输出特性曲线即为被丈量与示值的关系曲线。丈量仪器普通都尽量设计

17、为线性的输入输出特性曲线，但由于设计制造的不完善，又总存在一定程度的非线性。线性误差即表征这一计量特性。丈量仪器输入输出特性曲线图如图9-2-3所示。理想直线实践曲线Xm -Xm XtXo 用一个量程内各检定点中的最大误差的援用误差表示线性误差的大小：式中： 实践曲线与理想直线的最大偏向； 丈量仪器的满度值。丈量仪器线性误差用百分数或10的幂次方表示。某一量程的一个点或几个点的示值误差可用外规范调整使其减小甚至消除，但又不是一切点都能被调整。假设丈量仪器线性度好，几个点示值误差被调整掉，其他点也会随之减小，反之那么不然，所以线性误差是丈量仪器的重要计量特性。三、反复性在一样丈量条件下，丈量器具

18、对反复运用一样的被丈量提供非常接近的示值的才干。一样丈量条件包括：一样的测试程序、一样的观测者、在一样条件下运用一样的丈量设备、一样地点和在短时间内进展反复丈量。反复性用多次反复丈量的实验规范偏向表示：反复性是准确度的先决条件，允许反复性极限与其允许误差极限的比普通应小于1/5。四、稳定性丈量器具坚持其计量特性恒定的才干。可以用计量特性变化到某个规定的量所经过的时间表示，也可以用在规定时间内所发生的变化表示。丈量器具作为计量规范，需求保管量值，稳定性是非常重要的计量特性。丈量器具作为任务量具去进展丈量，假设有丈量误差，可以进展修正，假设稳定性不好，就很难修正，不能够测准，所以从某种意义上来讲，

19、稳定性比准确度更重要。允许稳定性误差极限与其允许误差极限的比普通应小于1/3。五、分辨力丈量仪器能显示出的被丈量的最小增量。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丈量的变化量。分辨力用被丈量的最小增量值表示。如假设6 1/2位直流数字电压表的最小量程为100mV，那么它的分辨力为0.1V。分辨力是准确度的先决条件，分辨力引入的丈量不确定度与其允许误差极限的比普通应小于1/5。六、鉴别力使丈量仪器产生未觉察的呼应变化的最大鼓励变化，这种鼓励变化应是缓慢而单调地进展。七、呼应时间按规定的量值对丈量仪器施加鼓励到呼应到达并坚持在规定误差范围内所需求的时间。八、复现性在变化的丈量条件下

20、，丈量器具对同一被丈量的丈量结果之间的一致性。九、超然性丈量器具不影响被丈量值的才干。十、输入阻抗在任务形状下，丈量仪器输入端所呈现的阻抗值，它不含零电流和偏置电流的影响。直流数字电压表开机任务形状下的输入电阻比非任务形状下的输入电阻大得多。这是由于直流数字电压表输入端的前置放大器的负反响作用会大大提高输入电阻。衔接到负载才干很低的信号源如规范电池时应特别留意应在关机前先断开衔接。十一、输入零电流在任务形状下，在输入信号为零时，丈量仪器的输入电路中由仪器内部电路引起的电流。如图 9-2-4。直流数字电压表的输入零电流在被测源内阻上要产生电压降引入丈量误差，假设丈量线路的等效电路如图9-2-4所

21、示，那么输入零电流引入的丈量误差为：直流电压表被测信号源ROIO 假设IO约为1010A，RO约为1，那么约为1010V。直流数字电压表输入零电流引入的误差影响数字电压表的固定项误差。假设不对输入零电流引入的误差进展修正，而且也不知道直流数字电压表零电流确实切量值和被测信号源输出电阻确实切量值，将引入丈量不确定度。应进展详细分析，使输入零电流引入的丈量不确定度可忽略。直流数字电压表零电流是由于前置放大器的失调电流、漏电流、斩波器的尖峰电流、输入电流的不对称性等缘由构成的。十二、抗干扰特性任何企图改动丈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

22、。一串模干扰抑制比NMRRNormal mode rejection ratio串接在直流数字电压表输入回路中的干扰源为串模干扰，如图9-2-5所示。 对串模干扰的抑制才干用串模抑制比NMRR来表示。式中： Unm 串模干扰电压的峰值，V；Unm 由串模干扰电压引起的直流数字电压表示值的最大变化，V。 H 直流数字电压表 L直流数字电压表的串模干扰抑制比往往与干扰信号的频率有关，有时还与被测直流输入信号的大小有关，检定时应按要求设置干扰信号的频率和被测直流信号。串模干扰抑制比也是准确度的先决条件，在同样的串模干扰信号作用下，串模抑制比越大引入的丈量不确定度越小，应进展详细分析，使串模干扰引入的

23、丈量不确定度可忽略。 二共模干扰抑制比CMRRcommon mode rejectiou ratio同时加在直流数字电压表高低输入端与公共端之间的干扰源为共模干扰，公共端可以是机壳、大地、外供电电源地。共模干扰分直流共模干扰和交流共模干扰，如图9-2-6 ，图9-2-7所示。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丈量引起的。对共模干扰的抑制才干用共模抑制比CMRR来表示。 式中：Ucm共模干扰电压的峰值，V；Ucm由共模干扰电压引起的数字电压表示值的最大变化，V。 H 直流数字电压表LG H直流数字电压表LG直流数字电压表的共模干扰抑制比往

24、往与干扰信号的频率有关，有时还与被测直流输入信号的大小有关，检定时应按要求设置干扰信号的频率和被测直流信号，厂家在给出共模抑制比目的的同时，应给出共模干扰电压的频率范围，如500.5HZ或501.0HZ。共模干扰抑制比也是准确度的先决条件，在同样的共模干扰信号作用下，共模干扰抑制比越大，引入的丈量不确定度越小，应进展详细分析，使共模干扰引入的丈量不确定度可忽略。十三、波峰因数周期性被测信号的峰值与它的有效值之比。交流数字电压表丈量其波峰因数小于规定的波峰因数的被测信号时，丈量误差都应满足允许误差极限。三、反复性规范源的反复性是在一样条件下，对于一样的示值，提供非常接近的输出量的才干。规范源反复

25、性的其他一些概念与数字表一样。四、稳定性规范源稳定性的概念与数字表一样。五、分辨力调理规范源输出调理盘最后一盘示值变化一个字，对应的输出量的变化量。分辨力用这一变化量表示。规范源分辨力的其他概念与数字表一样。六、建立时间 从一个稳定的输出值设定另一输出值开场至输出信号到达并坚持在规定误差范围内所需的时间。七、复现性在变化的条件下，规范源对同一示值，输出电压的一致性。八、输出阻抗在任务形状下，规范源输出端对外呈现的阻抗。第三章 交直流数字仪器的根本原理 交直流数字仪器任务原理很多，交直流数字表有V/T变换型、逐次逼近比较型、双积分型、脉冲调宽型、剩余电压再循环型等，交直流规范源有放大器型，电阻分

26、压型、脉冲调宽型等。下面重点简介几例，以便了解其任务原理，加深对交直流数字仪器性能的了解。 第一节 直流数字电压表根本原理 一、直流数字电压表根本原理直流数字电压表根本原理框图如图 9-3-1所示。 Ux Ui N 衰减器K 前置放大器A A/D转换器C 计数译码显示器 基准电压A/D转换器为模数转换器。将被丈量Ux经衰减器和前置放大器规范为A/D转换器输入范围内的量，再经A/D转换器转换成数字量N，计数译码显示电路完成对N的记录和显示。不同的Ux值与不同的N值一一对应，从而实现对模拟量UX的数字化丈量。式中：K衰减器衰减系数；A放大器放大系数；CA/D转换器转换系数。理想情况下K、A、C都是

27、常数，N正比于UX，显示值正比于被丈量。二、直流数字电压表各部分主要功能一A/转换器A/D转换器的作用是将规范化的模拟量Ui转换成数字量N，这部分是直流数字电压表的中心，不同原理的A/D变换器构成了不同原理的直流数字电压表，A/D变换器的不同特性也对整机的不同特性产生主要影响。二基准电压基准电压是直流数字电压表的内部参考电压。我们讲丈量就是将被丈量与同性质的知的规范量进展比较，用规范量或规范量的倍数来表示被丈量。A/D转换器就是实现这一比较的安装，基准电压就是知的规范量。因此基准电压是作为丈量仪器的直流数字电压表的不可短少的部件。三前置放大器前置放大器的作用一方面是使整机的丈量范围向小量程扩展

28、，另一方面是为了改善整机的输入特性，减小整机的零电流，提高整机的输入电阻，并且前置放大器作为A/D转换器的前级，也可以减小和固定A/D转换器的信号源的输出电阻。 四衰减器衰减器的作用是对大信号进展衰减以便使整机的丈量范围向大量程扩展。五计数译码显示电路将A/D转换器输出的数字量N变成十进制数显示出来。三、A/D转换器根本原理A/D转换器类型很多。按被丈量分，有瞬时值和平均值型。按转换技术分，有积分型和非积分型。按转换程序分，有有程序和无程序。丈量是被丈量和规范量进展比较的过程，从这个概念出发，假设按怎样比较来分，有直接比较型、间接比较型和复合比较型。直接比较型是将模拟电压直接与规范电压相比较，

29、得到数字量，这类包括延续比较，逐次比较，斜波电压比较等多种。这种转换是瞬时比较，抗干扰才干差，但速度快。间接比较型是输入的电压信号不直接与规范电压相比较，而是先将两者都变为中间物理量，再进展比较中间物理量普通为频率F或时间T，然后将比较得到的频率或时间进展数字编码，这类包括双斜式，脉冲调宽式，积分型V-f式，多斜式等。这类转换是平均值丈量，抗干扰才干强，但速度慢。复合型是将直接与间接比较两类原理结合起来，取长补短，获得了更佳的性能，目前这种类型的新产品不断出现，开展很快，但线路复杂，本钱较高。以下举例详述A/D转换器原理一逐次逼近比较型A/D转换器1. 转换原理逐次逼近比较型A/D转换器的转换

30、原理可以用天平称法码的称量法来加以类比，如图9-3-2所示。2. 逐次逼近比较型A/D转换器的性能及对整机目的的影响1A/D的转换准确度A/D转换过程是用D/A转换器输出的规范电压法码逼近输入电压Vi，转换终了时，数码方式的电压法码便可作为数字输出。这时Vi=VRii取一切被保管下来的电压法码的那些号码从表达式可见，A/D的转换准确度主要取决于D/A的转换准确度，后者普通比前者高。D/A转换器普通由基准电压、模拟开关、解码网络、运算放大器组成，如图9-3-5所示。普通：式中：Af运算放大器的闭环放大系数；VN基准电压；解码网络的电阻比率。与输入数码成线性关系 可见D/A转换准确度主要由基准电压

31、的准确度和稳定性、运算放大器的运算误差、解码网络的比率误差等决议，并直接影响DVM整机的丈量准确度，构成其相对项误差。另外，模拟开关的剩余参量，放大器的零漂、噪声、偏移等也直接影响DVM整机的丈量准确度，构成其固定项误差。由于解码网络的比率误差与输入D/A转换器的数码有关，故反响逼近比较型A/D转换器的非线性误差具有比较复杂的方式，即不容易用一简单的函数关系式来表达。 2A/D转换器的分辨力比较器的阀值和零漂噪声，放大器、A/D转换器的零漂噪声限制了转换器的分辨力，也限制了DVM整机的分辨力。3A/D转换器的转换速度A/D转换器的转换速度一方面受比较器动态呼应的制约，另一方面受D/A转换器呼应

32、时间的限制，整个A/D转换过程由固定的n步组成n为电压法码总个数，对每一步所安排的时间至少要大于比较器呼应时间与D/A转换器呼应时间之和。但普通也在微秒级，例如对一个五位表来说，具有20个电压法码需20步，假设每一步为5s那么转换时间仅为100s，故转换速度高是逐次逼近比较型A/D转换器的突出特点。同时由于转换具有固定的程序，故转换速度不随输入电压Vi太小而变化。4抗干扰才干和被丈量性质反响逼近比较型A/D转换器属于直接比较型，丈量的是被测电压的瞬时值，因此抗干扰才干差，叠加在被测电压上的干扰信号100%地反映在丈量结果中。 二双斜式A/D转换器1. 转换原理双斜式V-T转换型A/D转换器简化

33、框图如图9-3-6所示。信号波形图如图9-3-7所示。2.双斜式A/D转换器的性能及对整机目的的影响1转换准确度由转换公式可见，基准电压的准确度稳定性直接影响转换准确度，进而影响整机丈量准确度的相对项误差。N1 、N2的量化误差影响整机准确度的固定项。其次模拟开关剩余参量积分器的偏移、零漂、噪声也都影响整机准确度的固定项。2A/D转换器的分辨力A/D转换器的分辨力主要受比较器阀值电压的限制，这也是影响整机分辨力的主要要素。3抗干扰才干双斜式A/D转换是间接比较型，丈量的是被丈量在采样时间T1内的平均值，因此对叠加在被丈量信号上的交流干扰信号有较好的抑制才干，普通情况下串模干扰电压主要为电网电压

34、，如图9-3-8所示。假设取采样时间为电网电压周期的整数倍，那么对称的工频干扰即可完全消除。当然，工频变化时，T1不变，抑制才干将随之下降，所以在检查数字电压表的串模抑制才干时，对所加的串模干扰信号的频率有一定要求，在不同的频率下，DVM表现不同的串模干扰抑制才干。4转换速度双斜式转换速度较慢，为了提高对工频干扰的抑制才干，采样时间最少为20ms，因 此总的转换速度就更慢了，普通不超越20次/秒，与反响逼近比较型相比差两三个数量级。三脉冲调宽式A/D转换器脉冲调宽式A/D转换器原理框图如图9-3-9所示。脉冲调宽式A/D转换器信号波形图如图3-10所示。A/D转换器的原理类型是非常多的，这里我

35、们仅列举出以上三个例子，远不能代表其全部，但从中可以对A/D转换原理建立一个根本概念，了解不同原理的A/D转换器，丈量的量是不同的例如有的测平均值，有的测瞬时值。原理不同，其性能目的各有优缺陷例如有的速度快但抗干扰才干差，有的速度慢但抗干扰才干强。原理不同，非线性误差性质不同，即刻度特性曲线的外形不同。并且可以大致了解，A/D转换电路影响整机丈量准确度的误差来源和要素加深我们对整机性能目的的了解，A/D转换器作为DVM的中心，它的性能主要影响整机的丈量准确度、线性度、稳定性、分辨力、抗干扰才干、丈量速度、呼应时间 四、前置放大器由于前置放大器主要作用是为了提高整机的输入特性，因此DVM中的前置

36、放大器多采用电压串联负反响电路，以便提高整机的输入阻抗。如图9-3-11所示。 电压串联负反响电路一闭环放大倍数A可见前置放大器闭环增益仅仅决议于电阻的比值，电阻比值的误差决议了闭环放大倍数的误差，而采用精细线绕电阻，比值误差是可以做得很小的。 当一定时，Ao越大，这一误差越小。当Ao一定时，越大，这一误差越小。的大小实践上是DVM量程的不同，因此阐明不同量程放大器闭环放大倍数的误差不同，这也是各量程误差大小不同的缘由之一。另外放大器的零偏、零漂、噪声也是重要的误差源，它们是在输入短路时，输出端电压。这是由于制造上的不对称，时漂、温漂、器件噪声等引起的，它们的作用等效为在被测电压上叠加了误差电

37、压，如图9-3-12所示，这一误差影响整机丈量准确度的固定项误差。二闭环输入电阻前置放大器闭环输入电阻的等效电路如图9-3-13所示。可见闭环输入电阻Ri比开环输入电阻ri添加了1+Ao倍，普通DVM都利用串联电压反响技术来提高整机的输入电阻，运用时要留意DVM在任务形状即开机时具有很高的输入电阻，而在非任务形状即关机时输入电阻仅仅是开环输入电阻ri比Ri大大降低。三零电流IoDVM的零电流或是由运算放大器第一级管子的任务电流引起，或是由斩波器尖峰电压引起，或是由斩波管走漏电流引起，它的大小随温度和湿度而变化，其方向是固定不变的，Io的大小与VX无关，但随环境温度变化。五、衰减器衰减器普通是电

38、阻分压式，如图9-3-14所示。分压系数的误差取决于分压电阻的精度，普通是可以做得比较高的，但是要留意，当输入电压比较高时，分压电阻上的功率比较大时，电阻阻值相对低功率时会发生变化，进而呵斥分压系数的误差，在作1000V量程检定时，有不少表显示值随时间而明显变化，这恐怕就是分压电阻阻值的变化所引起的。衰减器的输入电阻构成整机高量程输入电阻，为提高输入电阻，希望分压电阻阻值尽量大，而太大了衰减系数又易受走漏电流的影响，所以又不能太大，普通高精度表高量程输入电阻做到10M输入电阻。六、基准电压基准电压多采用齐纳二极管，从上述两种A/D转换可见数字表的显示值都与基准电压有关，数字表的稳定性，尤其是长

39、期稳定性，主要由基准电压的基准齐纳管来决议，所以基准电压也是数字表的关键环节。第二节 交流数字电压表根本原理 一个交流直流电压转换器配上一个直流数字电压表，就构成一台交流数字电压表。交流电压有三个特征量：平均值、有效值和峰值，根据这三个特征量，交直流电压转换器也分为平均值、有效值和峰值三种类型。采用不同原理的交直流电压转换器配上直流数字电压表，就构成不同原理的交流数字电压表。 第三节 直流数字电流表根本原理 直流数字电流表是用于对直流电流进展精细丈量的一种主要设备。普通是将被测直流电流转换成直流电压信号，然后进展丈量。普通称这种转换电路为电流电压IV转换器。根据转换原理的不同，可以分为两种不同

40、方式的电流电压IV转换器，即分流器式电流电压IV转换器和负反响放大式电流电压IV转换器。根据被测电流的大小不同，这两种转换器都有广泛的运用。最简单的电流电压IV转换器是根据欧姆定律得来的：即让被测电流IX经过规范电阻RN变换成直流电压UX，再利用直流数字电压表丈量电压的方法准确丈量直流电压UX，那么被测电流IX的大小用RN上的压降UX表示为： IX=UX/RN对于多量程直流数字电流表，普通是经过量程选择开关分别接通不同阻值的规范电阻，从而实现对大小不同的被测电流进展分量程丈量。原理框图如图9-3-26所示。第四节 交流数字电流表根本原理在数字多用表中，交流电流的丈量功能是以电流电压IV变换器和

41、交流直流ACDC变换器为根底实现的被测交流电流首先流经电流电压变换器，转换成交流电压，再经过交流直流变换器转换成直流电压，最后经量程选择、模数转换、显示逻辑及驱动等，在显示器件上显示被测交流电流的实践值。 第五节 直流数字欧姆表根本原理 将电阻变换成直流电压的转换电路被称为电阻电压变换器，简称为欧姆变换器。欧姆变换器通常有两种构成方式：即运算放大器法和积分运算法。直流数字式欧姆表通常由一个准确的直流运算放大器和一个数字电压表组成，有的做成插件，成为数字多用表的一部分，有的那么做成单功能的数字欧姆表。总之，数字欧姆表利用直流运算放大器进展电阻电压变换，再用直流数字电压表测出电压，从而得到被测电阻的欧姆数值。交直流数字仪器的检定 交直流数字仪器的检定方法比较简单，采用检定规程引见的检定方法即可。但应留意寄生参数的影响，如直流数字电压表的输入电阻、零电流影响，小电流、高电压丈量时漏电流影响，小电压丈量时信号线电阻影响，大电流丈量时温升影响等。 检定规程 检定规程普通包括如下内容： 1 检定规程的适用范围； 2 被检计量器具的用途原理和构造； 3 被检计量器具的技术要求； 4 被检计量器具的检定条件； 5 被检计量器具的检定工程； 6 被检计量器具的检定方法； 7 检定结果的处置方法； 8 检定周期的规定。第一节 直流数字电压表的检定 直流数字电压表的检定工程有：