數(shù)字多用表的計(jì)量檢定講稿

數(shù)字多用表電學(xué)培訓(xùn)------課程主要內(nèi)容交直流數(shù)字儀器計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)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)字儀器的檢定第一章交直流數(shù)字儀器計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)

交直流數(shù)字儀器是指以數(shù)字形式顯示測(cè)量結(jié)果，測(cè)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(cè)量用工作計(jì)量器具，也可以作為量值傳遞用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)甚至計(jì)量基準(zhǔn)。數(shù)字儀器具有智能化和可程控性，智能化通過(guò)自動(dòng)零位修正、自動(dòng)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(shí)還使數(shù)字儀器具有了測(cè)量結(jié)果的自動(dòng)數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)操作、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整、自動(dòng)診斷自動(dòng)化等功能。可程控性使數(shù)字儀器能夠與計(jì)算機(jī)連接，通過(guò)計(jì)算機(jī)等外部控制器實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的自動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)處理數(shù)據(jù)、自動(dòng)編輯數(shù)據(jù)、自動(dòng)存儲(chǔ)、自動(dòng)顯示、自動(dòng)打印等功能。用計(jì)算機(jī)和可程控?cái)?shù)字儀器能夠方便地組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，使計(jì)量測(cè)試實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，使計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域跟上計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的步伐成為可能。為了使不同國(guó)別、不同廠家、不同功能、不同類型的可程控?cái)?shù)字儀器的接口具有通用性，使其能夠方便地與計(jì)算機(jī)及其他裝置相互連接，組成各種目的的自動(dòng)測(cè)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(tái)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(gè)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，人們?cè)诮涌谟布矫鏌o(wú)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(lái)，便可方便地組成各種目的的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA公布的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，目前廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備的串行異步通信接口中。在由多臺(tái)獨(dú)立數(shù)字儀器組成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，每臺(tái)數(shù)字儀器都有顯示器、鍵盤和存儲(chǔ)器等部件。這些部件功能重復(fù)沒(méi)有必要，為了降低自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的成本，電源的體積和重量，將獨(dú)立儀器中的顯示電路、鍵盤、存儲(chǔ)器等去掉，把測(cè)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(jì)算機(jī)等設(shè)備連接組成自動(dòng)測(cè)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(guó)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展方向。PCI、VXI、PXIVXIPCIPXI圖形語(yǔ)言的發(fā)展使我們能夠用圖形語(yǔ)言編寫GPIB儀器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的程序，與windows視窗操作系統(tǒng)類似，能夠通過(guò)點(diǎn)擊圖標(biāo)和圖形來(lái)編寫和運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)儀器程控，完成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試目的。這些圖標(biāo)和圖形可以做成與獨(dú)立測(cè)量?jī)x器面板上的控制件和顯示件相似，這樣便在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主計(jì)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(shí)現(xiàn)主要依靠計(jì)算機(jī)圖形語(yǔ)言，美國(guó)惠普公司（HP）、美國(guó)國(guó)家儀器公司NI、美國(guó)吉時(shí)利公司Keithly和美國(guó)艾歐泰克公司Iotech研制開發(fā)出了許多適合于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的圖形語(yǔ)言，尤其是美國(guó)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(cè)試儀器跟上了計(jì)算機(jī)發(fā)展的步伐，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了全新概念的測(cè)量?jī)x器，數(shù)字儀器是測(cè)量?jī)x器的發(fā)展方向，VXI硬件模塊和計(jì)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(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件組建將更加方便靈活，軟件編程將更加簡(jiǎn)單，巧妙的測(cè)試方法，精湛的測(cè)試技術(shù)，豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)將被固化到測(cè)試程序中，形成軟件形式的專家測(cè)試系統(tǒng)。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(cè)量直流電壓，低電壓表可作為電壓指零儀，即作為測(cè)量用工作計(jì)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(jí)，所以直流數(shù)字電壓表已進(jìn)入校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，作為量值傳遞用的計(jì)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(jì)量器具。智能型直流數(shù)字電壓表還可以測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)被測(cè)量的最大值、最小值，測(cè)量誤差，比例，平均值，方差等。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(cè)量誤差達(dá)到10-6數(shù)量級(jí)5.測(cè)量速度達(dá)到每秒幾萬(wàn)次6.測(cè)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。二、、直直流流數(shù)數(shù)字字電電流流表表直流流數(shù)數(shù)字字電電流流表表用用于于測(cè)測(cè)量量直直流流電電流流，，小小電電流流表表可可用用作作電電流流指指零零儀儀，，還還可可用用作作計(jì)計(jì)量量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，保保持持和和復(fù)復(fù)現(xiàn)現(xiàn)直直流流電電流流量量值值對(duì)對(duì)直直流流電電流流進(jìn)進(jìn)行行量量值值傳傳遞遞，，檢檢定定直直流流電電流流表表，，直直流流電電流流源源等等直直流流電電流流計(jì)計(jì)量量器器具具。。目目前前先先進(jìn)進(jìn)的的直直流流電電流流表表性性能能為為：：1.顯示示位位數(shù)數(shù)61/22.分分辨辨力力0.1aA3.測(cè)量量誤誤差差10－5數(shù)量量級(jí)級(jí)4.測(cè)測(cè)量量范范圍圍1pA～～20A直流流數(shù)數(shù)字字電電流流表表的的類類型型按按原原理理分分有有電電阻阻式式、、放放大大器器式式、、斬?cái)夭úǚ欧糯蟠笃髌魇绞健?。按按顯顯示示位位數(shù)數(shù)分分有有三三位位、、三三位位半半…………六六位位、、六六位位半半。。按按體體積積形形狀狀分分有有臺(tái)臺(tái)式式、、便便攜攜式式、、手手持持式式、、面面板板式式。。三、直流流數(shù)字歐歐姆表直流數(shù)字字歐姆表表用于測(cè)測(cè)量直流流電阻，，精密低低阻值的的直流數(shù)數(shù)字歐姆姆表一般般可以測(cè)測(cè)量四線線接法的的直流電電阻以便便消除引引線電阻阻引入的的測(cè)量誤誤差。直直流數(shù)字字歐姆表表還可用用作計(jì)量量標(biāo)準(zhǔn)，，保持和和復(fù)現(xiàn)直直流電阻阻量值，，對(duì)直流流電阻進(jìn)進(jìn)行量值值傳遞，，檢定直直流電阻阻表，直直流電阻阻源，直直流電阻阻箱，直直流電橋橋等直流流電阻計(jì)計(jì)量器具具。目前前先進(jìn)的的直流數(shù)數(shù)字歐姆姆表的性性能為：：1.顯示位數(shù)數(shù)81/22.分分辨力1μΩ3.測(cè)量誤差差10－6數(shù)量級(jí)4.測(cè)測(cè)量范圍圍1Ω～108Ω直流數(shù)字字歐姆表表的類型型按原理理分有恒恒流源式式運(yùn)算放放大器法法、四線線測(cè)量法法、電壓壓法、比比率法、、逐位平平衡法。。按顯示示位數(shù)分分有三位位、三位位半………八位、、八位半半。按體體積形狀狀分有臺(tái)臺(tái)式、便便攜式、、手持式式、面板板式。四、交流流數(shù)字電電壓表交流數(shù)字字電壓表表用于測(cè)測(cè)量交流流電壓，，還可用用作計(jì)量量標(biāo)準(zhǔn)，，保存和和復(fù)現(xiàn)交交流電壓壓量值，，對(duì)交流流電壓進(jìn)進(jìn)行量值值傳遞，，檢定交交流電壓壓表，交交流電壓壓源等交交流電壓壓計(jì)量器器具。目目前先進(jìn)進(jìn)的交流流數(shù)字電電壓表的的性能為為：1.顯顯示位數(shù)數(shù)61/22.分分辨力1nV3.測(cè)量誤差差10－5數(shù)量級(jí)4.測(cè)測(cè)量范圍圍1mV～10kV10Hz～10MHz交流數(shù)字字電壓表表的類型型很多。。按被測(cè)量量的參數(shù)數(shù)分，有有平均值值表、有有效值表表、峰值值表。最最適用的的是真有有效值表表，不僅僅可以測(cè)測(cè)量正弦弦電壓的的有效值值，也可可測(cè)量非非正弦電電壓的有有效值，，但原理理復(fù)雜，，成本較較高。平平均值表表原理結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，成本本低，只只是不適適用于非非正弦，，應(yīng)用也也比較多多。峰值值表只適適用于某某些特殊殊測(cè)量，，應(yīng)用較較少。按工作原原理分，，有檢波波式、熱熱電式、、電子式式。按顯示位位數(shù)分有有三位、、三位半半……七七位半。。五、交流流數(shù)字電電流表交流數(shù)字字電流表表用于測(cè)測(cè)量交流流電流，，還可用用作計(jì)量量標(biāo)準(zhǔn)，，保持和和復(fù)現(xiàn)交交流電流流量值，，對(duì)交流流電流進(jìn)進(jìn)行量值值傳遞，，檢定交交流電流流表，交交流電流流源等交交流電流流計(jì)量器器具。目目前先進(jìn)進(jìn)的交流流數(shù)字電電流表的的性能為為：1.顯示位數(shù)數(shù)51/22.分分辨力1nA3.測(cè)量誤差差10－44.測(cè)測(cè)量范圍圍10nA～20A10Hz～100kHz交流數(shù)字字電流表表的原理理多為分分流器式式。有國(guó)家檢檢定規(guī)程程時(shí)，檢檢定必須須執(zhí)行國(guó)國(guó)家檢定定規(guī)程，，沒(méi)有國(guó)國(guó)家的，，可執(zhí)行行部門或或地方檢檢定規(guī)程程，部門門或地方方也沒(méi)有有時(shí)，應(yīng)應(yīng)作為校校準(zhǔn)或測(cè)測(cè)試項(xiàng)目目。交直流數(shù)數(shù)字儀器器現(xiàn)有如如下一些些檢定規(guī)程程：國(guó)家檢定定規(guī)程JJG315-1983直流數(shù)字字電壓表表檢定規(guī)規(guī)程國(guó)家檢定定規(guī)程JJG598-1989直流數(shù)字字電流表表檢定規(guī)規(guī)程國(guó)家檢定定規(guī)程JJG724-1991直流數(shù)字字歐姆表表檢定規(guī)規(guī)程航天部檢檢定規(guī)程程JJG（（航天）34－1999交交流流數(shù)字電電壓表檢檢定規(guī)程程航天部檢檢定規(guī)程程JJG（（航天）35－1999交交流流數(shù)字電電流表檢檢定規(guī)程程檢定和校校準(zhǔn)檢定是指指為評(píng)定定計(jì)量器器具的計(jì)計(jì)量性能能，確定定其是否否合格所所進(jìn)行的的全部工工作，包包括檢驗(yàn)驗(yàn)和加封封蓋印等等。它是是進(jìn)行量量值傳遞遞的重要要形式，，是保證證量值準(zhǔn)準(zhǔn)確一致致的重要要措施。?！霸谝?guī)定定條件下下，為確確定測(cè)量量?jī)x器或或測(cè)量系系統(tǒng)所指指示的量量值，或或?qū)嵨锪苛烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)質(zhì)所代表表的量值值，與對(duì)對(duì)應(yīng)的由由標(biāo)準(zhǔn)所所復(fù)現(xiàn)的的量值之之間關(guān)系系的一組組操作””。即校校準(zhǔn)就是是確定被被校的量量值。將將被校所所指示的的量與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)復(fù)現(xiàn)的量量進(jìn)行比比較，來(lái)來(lái)確定被被校所指指示的量量的量值值。第二章交交直直流數(shù)字字儀器技技術(shù)要求求第一節(jié)數(shù)數(shù)字字表一、示值誤差差測(cè)量器具具的示值Xt與對(duì)應(yīng)輸輸入量的的真值Xr之差值為為測(cè)量器器具的示示值誤差差。由于真值值不能確確定，故故使用約約定真值值（即標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值））Xr代替真值值。標(biāo)準(zhǔn)值是是滿足規(guī)規(guī)定的準(zhǔn)準(zhǔn)確度的的用來(lái)代代替真值值的值，，它一般般是計(jì)量量標(biāo)準(zhǔn)的的示值。。從計(jì)量角角度來(lái)說(shuō)說(shuō)，測(cè)量量器具的的示值Xt與它所指指示的輸輸入量的的標(biāo)準(zhǔn)值值Xr之差值為為測(cè)量器器具的示示值誤差差，標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值是計(jì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)測(cè)量這這個(gè)輸入入量時(shí)所所指示的的值。示值誤差差按絕對(duì)對(duì)形式表示為：：絕對(duì)示值值誤差的的單位與與輸入量量相同。。示值誤差差按相對(duì)對(duì)形式表示為：：相對(duì)示值值誤差為為無(wú)量綱綱數(shù)，以以百分?jǐn)?shù)數(shù)表示或或10的的冪次方方表示。。示值誤差差按工作作條件的的不同分分為固有有誤差和和工作誤誤差。固有誤差差是在標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)條件下下確定的的示值誤誤差，又又稱為基基本誤差差。規(guī)定定基本誤誤差的意意義在于于：（1）便便于評(píng)定定考核計(jì)計(jì)量器具具的內(nèi)部部質(zhì)量缺缺陷?？乜刂朴绊戫懥渴蛊淦溆绊憸p減小并且且固定，，在這種種情況下下，計(jì)量量器具表表現(xiàn)出來(lái)來(lái)的計(jì)量量性能反反映了計(jì)計(jì)量器具具的內(nèi)部部質(zhì)量缺缺陷，一一般在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)條件件下，計(jì)計(jì)量器具具的計(jì)量量性能是是最佳計(jì)計(jì)量性能能。在這這種條件件下使用用，測(cè)量量誤差最最小。（2）便便于同類類儀器性性能比較較。若某某臺(tái)直流流數(shù)字電電壓表25℃溫溫度下的的年允許許誤差極極限為0.5%,另一一臺(tái)直流流數(shù)字電電壓表20℃溫溫度下的的24h允許誤差差極限為為0.1%，很很難看出出準(zhǔn)確度度的優(yōu)劣劣，若都都用基本本誤差來(lái)來(lái)比較，，便可一一目了然然。（3）便于量量值傳遞。較較高一級(jí)計(jì)量量標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)本本級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，確定本級(jí)級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的的量值是在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)條件下確確定的，本級(jí)級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)校校準(zhǔn)下級(jí)計(jì)量量標(biāo)準(zhǔn)，確定定下級(jí)計(jì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的量值也也應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條條件下確定。。這樣量值傳傳遞的準(zhǔn)確度度高。工作誤差是在規(guī)定的工工作條件下確確定的示值誤誤差。較高準(zhǔn)確度的的交直流數(shù)字字儀器的示值值誤差都帶有有時(shí)間概念為為24h誤差、30d誤差、90天天誤差、0.5a誤差、1a誤差。從上述述數(shù)列中選取取，1a誤差就是一年年的示值誤差差，其他類似似。在這段時(shí)時(shí)間內(nèi)不進(jìn)行行調(diào)整，連續(xù)續(xù)或不連續(xù)工工作，任何時(shí)時(shí)刻實(shí)測(cè)誤差差均應(yīng)符合這這段時(shí)間的允允許誤差極限限。如實(shí)測(cè)24h誤差應(yīng)符合24h允許誤差極限限。測(cè)量器具示值值誤差的技術(shù)術(shù)要求為測(cè)量量器具的允許許誤差極限，，允許誤差極極限是技術(shù)規(guī)規(guī)范、規(guī)程中中規(guī)定的測(cè)量量器具的允許許示值誤差極極限值。允許誤差極限限按絕對(duì)形式式表示為：式中：△lim——允許誤差極限限Xt——測(cè)量器具的示示值Xm——所測(cè)量程的滿滿度值a——測(cè)量誤差的相相對(duì)項(xiàng)系數(shù)b——測(cè)量誤差的固固定項(xiàng)系數(shù)允許誤差極限限按相對(duì)形式式表示為：允許誤差極限限的圖形表示示如圖9-2-1，圖9-2-2所所示。從允許誤差極極限的相對(duì)誤誤差曲線可見見，被測(cè)量越越接近滿量程程相對(duì)誤差越越小，因此在在使用數(shù)字儀儀器時(shí)要盡量使用靠靠近滿量程的的區(qū)域，在檢定數(shù)字字儀器時(shí)，選選擇的標(biāo)準(zhǔn)儀儀器，其準(zhǔn)確確度不僅在滿滿度點(diǎn)要小于于被檢的1/3，在遠(yuǎn)離離滿量程的那那些檢定點(diǎn)也也要小于被檢檢的1/3。。tgα=a%XmXm-XmXmb%XmXta%b%XtγlimXm二、線性誤差測(cè)量?jī)x器輸入入輸出特性實(shí)實(shí)際曲線與理理想直線的偏偏差為線性誤誤差，該直線線為量程始末末的連線，即即為清除零點(diǎn)點(diǎn)誤差，調(diào)整整滿量程誤差差為零后，量量程始末的連連線。測(cè)量?jī)x器輸入入輸出特性曲曲線即為被測(cè)測(cè)量與示值的的關(guān)系曲線。。測(cè)量?jī)x器一一般都盡量設(shè)設(shè)計(jì)為線性的的輸入輸出特特性曲線，但但由于設(shè)計(jì)制制造的不完善善，又總存在在一定程度的的非線性。線線性誤差即表表征這一計(jì)量量特性。測(cè)量?jī)x器輸入入輸出特性曲曲線圖如圖9-2-3所所示。理想直線實(shí)際曲線Xm-XmXtXo用一個(gè)量程內(nèi)內(nèi)各檢定點(diǎn)中中的最大誤差差的引用誤差差表示線性誤誤差的大?。海菏街校骸獙?shí)際曲曲線與理想直直線的最大偏偏差；——測(cè)量?jī)x器器的滿度值。。測(cè)量?jī)x器線性性誤差用百分分?jǐn)?shù)或10的的冪次方表示示。某一量程程的一個(gè)點(diǎn)或或幾個(gè)點(diǎn)的示示值誤差可用用外標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整整使其減小甚甚至消除，但但又不是所有有點(diǎn)都能被調(diào)調(diào)整。如果測(cè)測(cè)量?jī)x器線性性度好，幾個(gè)個(gè)點(diǎn)示值誤差差被調(diào)整掉，，其他點(diǎn)也會(huì)會(huì)隨之減小，，反之則不然然，所以線性性誤差是測(cè)量量?jī)x器的重要要計(jì)量特性。。三、重復(fù)性在相同測(cè)量條條件下，測(cè)量量器具對(duì)重復(fù)復(fù)使用相同的的被測(cè)量提供供非常接近的的示值的能力力。相同測(cè)量條件件包括：相同同的測(cè)試程序序、相同的觀觀測(cè)者、在相相同條件下使使用相同的測(cè)測(cè)量設(shè)備、相相同地點(diǎn)和在在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量量。重復(fù)性用用多次重復(fù)測(cè)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差差表示：重復(fù)性是準(zhǔn)確確度的先決條條件，允許重重復(fù)性極限與與其允許誤差差極限的比一一般應(yīng)小于1/5。四、穩(wěn)定性測(cè)量器具保持持其計(jì)量特性性恒定的能力力?？梢杂糜?jì)量特特性變化到某某個(gè)規(guī)定的量量所經(jīng)過(guò)的時(shí)時(shí)間表示，也也可以用在規(guī)規(guī)定時(shí)間內(nèi)所所發(fā)生的變化化表示。測(cè)量器具作為為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，，需要保存量量值，穩(wěn)定性性是十分重要要的計(jì)量特性性。測(cè)量器具具作為工作量量具去進(jìn)行測(cè)測(cè)量，如果有有測(cè)量誤差，，可以進(jìn)行修修正，如果穩(wěn)穩(wěn)定性不好，，就很難修正正，不可能測(cè)測(cè)準(zhǔn)，所以從從某種意義上上來(lái)講，穩(wěn)定性比準(zhǔn)確確度更重要。。允許穩(wěn)定性誤誤差極限與其其允許誤差極極限的比一般般應(yīng)小于1/3。五、分辨力測(cè)量?jī)x器能顯顯示出的被測(cè)測(cè)量的最小增增量。也就是是使交直流數(shù)數(shù)字儀器最低低一位數(shù)字變變化一個(gè)字所所對(duì)應(yīng)的被測(cè)測(cè)量的變化量量。分辨力用被測(cè)測(cè)量的最小增增量值表示。。如若61/2位直流流數(shù)字電壓表表的最小量程程為100mV，則它的分辨力力為0.1μμV。分辨力是準(zhǔn)確確度的先決條條件，分辨力力引入的測(cè)量量不確定度與與其允許誤差差極限的比一一般應(yīng)小于1/5。六、鑒別力使測(cè)量?jī)x器產(chǎn)產(chǎn)生未察覺(jué)的的響應(yīng)變化的的最大激勵(lì)變變化，這種激激勵(lì)變化應(yīng)是是緩慢而單調(diào)調(diào)地進(jìn)行。七、響應(yīng)時(shí)間間按規(guī)定的量值值對(duì)測(cè)量?jī)x器器施加激勵(lì)到到響應(yīng)達(dá)到并并保持在規(guī)定定誤差范圍內(nèi)內(nèi)所需要的時(shí)時(shí)間。八、復(fù)現(xiàn)性在變化的測(cè)量量條件下，測(cè)測(cè)量器具對(duì)同同一被測(cè)量的的測(cè)量結(jié)果之之間的一致性性。九、超然性測(cè)量器具不影影響被測(cè)量值值的能力。十、輸入阻抗在工作狀態(tài)下下，測(cè)量?jī)x器器輸入端所呈呈現(xiàn)的阻抗值值，它不含零零電流和偏置置電流的影響響。直流數(shù)字電壓壓表開機(jī)工作作狀態(tài)下的輸輸入電阻比非非工作狀態(tài)下下的輸入電阻阻大得多。這這是因?yàn)橹绷髁鲾?shù)字電壓表表輸入端的前前置放大器的的負(fù)反饋?zhàn)饔糜脮?huì)大大提高高輸入電阻。。連接到負(fù)載載能力很低的的信號(hào)源（如如標(biāo)準(zhǔn)電池））時(shí)應(yīng)特別注注意應(yīng)在關(guān)機(jī)機(jī)前先斷開連連接。十一、輸入零零電流在工作狀態(tài)下下，在輸入信信號(hào)為零時(shí)，，測(cè)量?jī)x器的的輸入電路中中由儀器內(nèi)部部電路引起的的電流。如圖圖9-2-4。直流數(shù)字電壓壓表的輸入零零電流在被測(cè)測(cè)源內(nèi)阻上要要產(chǎn)生電壓降降引入測(cè)量誤誤差，若測(cè)量量線路的等效效電路如圖9-2-4所所示，則輸入入零電流引入入的測(cè)量誤差差為：直流電壓表被測(cè)信號(hào)源ROIO如果IO約為10－10A，RO約為1Ω，則△約為10－10V。直流數(shù)字電壓壓表輸入零電電流引入的誤誤差影響數(shù)字字電壓表的固固定項(xiàng)誤差。。如果不對(duì)輸入入零電流引入入的誤差進(jìn)行行修正，而且且也不知道直直流數(shù)字電壓壓表零電流的的確切量值和和被測(cè)信號(hào)源源輸出電阻的的確切量值，，將引入測(cè)量量不確定度。。應(yīng)進(jìn)行具體體分析，使輸輸入零電流引引入的測(cè)量不不確定度可忽忽略。直流數(shù)字電壓壓表零電流是是由于前置放放大器的失調(diào)調(diào)電流、漏電電流、斬波器器的尖峰電流流、輸入電流流的不對(duì)稱性性等原因形成成的。十二、抗干擾擾特性任何企圖改變變測(cè)量?jī)x器被被測(cè)輸入信號(hào)號(hào)的能源都稱稱為干擾源，，根據(jù)干擾源源與輸入信號(hào)號(hào)的引線關(guān)系系，可分為串模干擾和共共模干擾。（一）串模干干擾抑制比NMRR（Normalmoderejectionratio）串接在直流數(shù)數(shù)字電壓表輸輸入回路中的的干擾源為串串模干擾，如如圖9-2-5所示。對(duì)串模干擾的的抑制能力用用串模抑制比比NMRR來(lái)表示。式中：Unm——串模干擾電壓壓的峰值，V；△Unm——由串模干擾電電壓引起的直直流數(shù)字電壓壓表示值的最最大變化，V?！?/p>

H直流數(shù)字電壓表

L直流數(shù)字電壓壓表的串模干干擾抑制比往往往與干擾信信號(hào)的頻率有有關(guān)，有時(shí)還還與被測(cè)直流流輸入信號(hào)的的大小有關(guān)，，檢定時(shí)應(yīng)按按要求設(shè)置干干擾信號(hào)的頻頻率和被測(cè)直直流信號(hào)。串模干擾抑制制比也是準(zhǔn)確確度的先決條條件，在同樣樣的串模干擾擾信號(hào)作用下下，串模抑制制比越大引入入的測(cè)量不確確定度越小，，應(yīng)進(jìn)行具體體分析，使串串模干擾引入入的測(cè)量不確確定度可忽略略。（二）共模干擾抑制制比CMRR（commonmoderejectiouratio）同時(shí)加在直流流數(shù)字電壓表表高低輸入端端與公共端之之間的干擾源源為共模干擾擾，公共端可可以是機(jī)殼、、大地、外供供電電源地。。共模干擾分分直流共模干干擾和交流共共模干擾，如如圖9-2-6，圖9-2-7所所示。共模干擾一種種情況是被測(cè)測(cè)信號(hào)源的地地與數(shù)字電壓壓表的地之間間的電流引起起的，另一種種情況是數(shù)字字電壓表浮地地測(cè)量引起的的。對(duì)共模干擾的的抑制能力用用共模抑制比比CMRR來(lái)表示。式中：Ucm——共模干擾電壓壓的峰值，V；△Ucm——由共模干擾電電壓引起的數(shù)數(shù)字電壓表示示值的最大變變化，V。

H直流數(shù)字電壓表LG～～

H直流數(shù)字電壓表LG直流數(shù)字電壓壓表的共模干干擾抑制比往往往與干擾信信號(hào)的頻率有有關(guān)，有時(shí)還還與被測(cè)直流流輸入信號(hào)的的大小有關(guān)，，檢定時(shí)應(yīng)按按要求設(shè)置干干擾信號(hào)的頻頻率和被測(cè)直直流信號(hào)，廠廠家在給出共共模抑制比指指標(biāo)的同時(shí)，，應(yīng)給出共模模干擾電壓的的頻率范圍，，如50±0.5HZ或50±1.0HZ。共模干擾抑制制比也是準(zhǔn)確確度的先決條條件，在同樣樣的共模干擾擾信號(hào)作用下下，共模干擾擾抑制比越大大，引入的測(cè)測(cè)量不確定度度越小，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行具體分析析，使共模干干擾引入的測(cè)測(cè)量不確定度度可忽略。十三、波峰因因數(shù)周期性被測(cè)信信號(hào)的峰值與與它的有效值值之比。交流數(shù)字電壓壓表測(cè)量其波波峰因數(shù)小于于規(guī)定的波峰峰因數(shù)的被測(cè)測(cè)信號(hào)時(shí)，測(cè)測(cè)量誤差都應(yīng)應(yīng)滿足允許誤誤差極限。三、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)源的重復(fù)復(fù)性是在相同同條件下，對(duì)對(duì)于相同的示示值，提供非非常接近的輸輸出量的能力力。標(biāo)準(zhǔn)源重復(fù)性性的其他一些些概念與數(shù)字字表相同。四、穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)源穩(wěn)定性性的概念與數(shù)數(shù)字表相同。。五、分辨力調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)源輸輸出調(diào)節(jié)盤最最后一盤示值值變化一個(gè)字字，對(duì)應(yīng)的輸輸出量的變化化量。分辨力用這一一變化量表示示。標(biāo)準(zhǔn)源分辨力力的其他概念念與數(shù)字表相相同。六、建立時(shí)間間從一個(gè)穩(wěn)定的的輸出值設(shè)定定另一輸出值值開始至輸出出信號(hào)達(dá)到并并保持在規(guī)定定誤差范圍內(nèi)內(nèi)所需的時(shí)間間。七、復(fù)現(xiàn)性在變化的條件件下，標(biāo)準(zhǔn)源源對(duì)同一示值值，輸出電壓壓的一致性。。八、輸出阻抗抗在工作狀態(tài)下下，標(biāo)準(zhǔn)源輸輸出端對(duì)外呈呈現(xiàn)的阻抗。。第三章交交直流數(shù)字儀儀器的基本原原理交直流數(shù)字儀儀器工作原理理很多，交直直流數(shù)字表有有V/T變換型、逐次次逼近比較型型、雙積分型型、脈沖調(diào)寬寬型、剩余電電壓再循環(huán)型型等，交直流流標(biāo)準(zhǔn)源有放放大器型，電電阻分壓型、、脈沖調(diào)寬型型等。下面重重點(diǎn)簡(jiǎn)介幾例例，以便了解解其工作原理理，加深對(duì)交交直流數(shù)字儀儀器性能的理理解。第一節(jié)直直流數(shù)字電壓壓表基本原理理一、直流數(shù)字電壓壓表基本原理理直流數(shù)字電壓壓表基本原理理框圖如圖9-3-1所示。UxUiN衰減器K前置放大器AA/D轉(zhuǎn)換器C計(jì)數(shù)譯碼顯示示器基準(zhǔn)電壓A/D轉(zhuǎn)換器為模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換器。將被測(cè)量Ux經(jīng)衰減器和前前置放大器規(guī)規(guī)范為A/D轉(zhuǎn)換器輸入范范圍內(nèi)的量，，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成成數(shù)字量N，計(jì)數(shù)譯碼顯示示電路完成對(duì)對(duì)N的記錄和顯示示。不同的Ux值與不同的N值一一對(duì)應(yīng)，，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)模擬量UX的數(shù)字化測(cè)量量。式中：K—衰減器衰減系系數(shù)；A—放大器放大系系數(shù)；C—A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換系系數(shù)。理想情況下K、A、C都是常數(shù)，N正比于UX，顯示值正比于于被測(cè)量。二、直流數(shù)字字電壓表各部部分主要功能能（一）A/Ｄ轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的作用用是將規(guī)范化化的模擬量Ui轉(zhuǎn)換成數(shù)字量量N，這部分是直流流數(shù)字電壓表表的核心，不不同原理的A/D變換器構(gòu)成了了不同原理的的直流數(shù)字電電壓表，A/D變換器的不同同特性也對(duì)整整機(jī)的不同特特性產(chǎn)生主要要影響。（二）基準(zhǔn)電電壓基準(zhǔn)電壓是直直流數(shù)字電壓壓表的內(nèi)部參參考電壓。我我們講測(cè)量就就是將被測(cè)量量與同性質(zhì)的的已知的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)量進(jìn)行比較較，用標(biāo)準(zhǔn)量量或標(biāo)準(zhǔn)量的的倍數(shù)來(lái)表示示被測(cè)量。A/D轉(zhuǎn)換器就是實(shí)實(shí)現(xiàn)這一比較較的裝置，基基準(zhǔn)電壓就是是已知的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)量。因此基基準(zhǔn)電壓是作作為測(cè)量?jī)x器器的直流數(shù)字字電壓表的不不可缺少的部部件。（三）前置放放大器前置放大器的的作用一方面面是使整機(jī)的的測(cè)量范圍向向小量程擴(kuò)展展，另一方面面是為了改善善整機(jī)的輸入入特性，減小小整機(jī)的零電電流，提高整整機(jī)的輸入電電阻，并且前前置放大器作作為A/D轉(zhuǎn)換器的前級(jí)級(jí)，也可以減減小和固定A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)號(hào)源的輸出電電阻。（四）衰減器衰減器的作用用是對(duì)大信號(hào)號(hào)進(jìn)行衰減以以便使整機(jī)的的測(cè)量范圍向向大量程擴(kuò)展展。（五）計(jì)數(shù)譯譯碼顯示電路路將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的的數(shù)字量N變成十進(jìn)制數(shù)數(shù)顯示出來(lái)。。三、A/D轉(zhuǎn)換器基本原原理A/D轉(zhuǎn)換器類型很很多。按被測(cè)量分，，有瞬時(shí)值和和平均值型。。按轉(zhuǎn)換技術(shù)分分，有積分型型和非積分型型。按轉(zhuǎn)換程序分分，有有程序序和無(wú)程序。。測(cè)量是被測(cè)量量和標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)進(jìn)行比較的過(guò)過(guò)程，從這個(gè)個(gè)概念出發(fā)，，若按怎樣比比較來(lái)分，有有直接比較型型、間接比較較型和復(fù)合比比較型。直接比較型是是將模擬電壓壓直接與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)電壓相比較較，得到數(shù)字字量，這類包包括連續(xù)比較較，逐次比較較，斜波電壓壓比較等多種種。這種轉(zhuǎn)換換是瞬時(shí)比較較，抗干擾能能力差，但速速度快。間接比較型是是輸入的電壓壓信號(hào)不直接接與標(biāo)準(zhǔn)電壓壓相比較，而而是先將兩者者都變?yōu)橹虚g間物理量，再再進(jìn)行比較（（中間物理量量一般為頻率率F或時(shí)間T），然后將比較得得到的頻率或或時(shí)間進(jìn)行數(shù)數(shù)字編碼，這這類包括雙斜斜式，脈沖調(diào)調(diào)寬式，積分分型V-f式，多斜式等等。這類轉(zhuǎn)換是平平均值測(cè)量，，抗干擾能力力強(qiáng)，但速度度慢。復(fù)合型是將直直接與間接比比較兩類原理理結(jié)合起來(lái)，，取長(zhǎng)補(bǔ)短，，獲得了更佳佳的性能，目目前這種類型型的新產(chǎn)品不不斷出現(xiàn)，發(fā)發(fā)展很快，但但線路復(fù)雜，，成本較高。。以下舉例詳述述A/D轉(zhuǎn)換器原理（一）逐次逼近近比較型A/D轉(zhuǎn)換器1.轉(zhuǎn)換原理逐次逼近比較較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換換原理可以用用天平稱法碼碼的稱量法來(lái)來(lái)加以類比，，如圖9-3-2所示。。2.逐次逼近比較較型A/D轉(zhuǎn)換器的性能能及對(duì)整機(jī)指指標(biāo)的影響（1）A/D的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度度A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程是用用D/A轉(zhuǎn)換器輸出的的標(biāo)準(zhǔn)電壓法法碼逼近輸入入電壓Vi，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，，數(shù)碼形式的的電壓法碼便便可作為數(shù)字字輸出。這時(shí)Vi=VRi（i取所有被保留留下來(lái)的電壓壓法碼的那些些號(hào)碼）從表表達(dá)式可見，，A/D的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度度主要取決于于D/A的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度度，后者一般般比前者高。。D/A轉(zhuǎn)換器一般由由基準(zhǔn)電壓、、模擬開關(guān)、、解碼網(wǎng)絡(luò)、、運(yùn)算放大器器組成，如圖圖9-3-5所示。一般：式中：Af———運(yùn)算放大器的的閉環(huán)放大系系數(shù)；VN——基準(zhǔn)電壓；μ—解碼網(wǎng)絡(luò)的的電阻比率率。μ與輸入數(shù)碼碼成線性關(guān)關(guān)系可見D/A轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度度主要由基基準(zhǔn)電壓的的準(zhǔn)確度和和穩(wěn)定性、、運(yùn)算放大大器的運(yùn)算算誤差、解解碼網(wǎng)絡(luò)的的比率誤差差等決定，，并直接影影響DVM整機(jī)的測(cè)量量準(zhǔn)確度，，形成其相相對(duì)項(xiàng)誤差差。另外，，模擬開關(guān)關(guān)的殘余參參量，放大大器的零漂漂、噪聲、、偏移等也也直接影響響DVM整機(jī)的測(cè)量量準(zhǔn)確度，，形成其固固定項(xiàng)誤差差。由于解碼網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的比率率誤差與輸輸入D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)數(shù)碼有關(guān)，，故反饋逼逼近比較型型A/D轉(zhuǎn)換器的非非線性誤差差具有比較較復(fù)雜的形形式，即不不容易用一一簡(jiǎn)單的函函數(shù)關(guān)系式式來(lái)表達(dá)。。（2）A/D轉(zhuǎn)換器的分分辨力比較器的閥閥值和零漂漂噪聲，放放大器、A/D轉(zhuǎn)換器的零零漂噪聲限限制了轉(zhuǎn)換換器的分辨辨力，也限限制了DVM整機(jī)的分辨辨力。（3）A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換速度一一方面受比比較器動(dòng)態(tài)態(tài)響應(yīng)的制制約，另一一方面受D/A轉(zhuǎn)換器響應(yīng)應(yīng)時(shí)間的限限制，整個(gè)個(gè)A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程由由固定的n步組成（n為電壓法碼碼總個(gè)數(shù)）），對(duì)每一一步所安排排的時(shí)間至至少要大于于比較器響響應(yīng)時(shí)間與與D/A轉(zhuǎn)換器響應(yīng)應(yīng)時(shí)間之和和。但一般般也在微秒秒級(jí)，例如如對(duì)一個(gè)五五位表來(lái)說(shuō)說(shuō)，具有20個(gè)電壓壓法碼需20步，若若每一步為為5μs則轉(zhuǎn)換時(shí)間間僅為100μs，故轉(zhuǎn)換速度度高是逐次次逼近比較較型A/D轉(zhuǎn)換器的突突出特點(diǎn)。。同時(shí)由于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換具有固固定的程序序，故轉(zhuǎn)換換速度不隨隨輸入電壓壓Vi太小而變化化。（4）抗干干擾能力和和被測(cè)量性性質(zhì)反饋逼近比比較型A/D轉(zhuǎn)換器屬于于直接比較較型，測(cè)量量的是被測(cè)測(cè)電壓的瞬瞬時(shí)值，因因此抗干擾擾能力差，，疊加在被被測(cè)電壓上上的干擾信信號(hào)100%地反映映在測(cè)量結(jié)結(jié)果中。（二）雙斜式A/D轉(zhuǎn)換器1.轉(zhuǎn)換換原理雙斜式V-T轉(zhuǎn)換型A/D轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化化框圖如圖圖9-3-6所示。。信號(hào)波形形圖如圖9-3-7所示。2.雙斜式A/D轉(zhuǎn)換器的性性能及對(duì)整整機(jī)指標(biāo)的的影響（1）轉(zhuǎn)換換準(zhǔn)確度由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換公公式式可可見見，，基基準(zhǔn)準(zhǔn)電電壓壓的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度穩(wěn)穩(wěn)定定性性直直接接影影響響轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度，，進(jìn)進(jìn)而而影影響響整整機(jī)機(jī)測(cè)測(cè)量量準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度的的相相對(duì)對(duì)項(xiàng)項(xiàng)誤誤差差。。N1、N2的量量化化誤誤差差影影響響整整機(jī)機(jī)準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度的的固固定定項(xiàng)項(xiàng)。。其其次次模模擬擬開開關(guān)關(guān)殘殘余余參參量量積積分分器器的的偏偏移移、、零零漂漂、、噪噪聲聲也也都都影影響響整整機(jī)機(jī)準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度的的固固定定項(xiàng)項(xiàng)。。（2））A/D轉(zhuǎn)換換器器的的分分辨辨力力A/D轉(zhuǎn)換換器器的的分分辨辨力力主主要要受受比比較較器器閥閥值值電電壓壓的的限限制制，，這這也也是是影影響響整整機(jī)機(jī)分分辨辨力力的的主主要要因因素素。。（3））抗干干擾擾能能力力雙斜斜式式A/D轉(zhuǎn)換換是是間間接接比比較較型型，，測(cè)測(cè)量量的的是是被被測(cè)測(cè)量量在在采采樣樣時(shí)時(shí)間間T1內(nèi)的的平平均均值值，，因因此此對(duì)對(duì)疊疊加加在在被被測(cè)測(cè)量量信信號(hào)號(hào)上上的的交交流流干干擾擾信信號(hào)號(hào)有有較較好好的的抑抑制制能能力力，，一一般般情情況況下下串串模模干干擾擾電電壓壓主主要要為為電電網(wǎng)網(wǎng)電壓壓，，如如圖圖9-3-8所所示示。。如如果果取取采采樣樣時(shí)時(shí)間間為為電電網(wǎng)網(wǎng)電電壓壓周周期期的的整整數(shù)數(shù)倍倍，，則則對(duì)對(duì)稱稱的的工工頻頻干干擾擾即即可可完完全全消消除除。。當(dāng)當(dāng)然然，，工工頻頻變變化化時(shí)時(shí)，，T1不變變，，抑抑制制能能力力將將隨隨之之下下降降，，所所以以在在檢檢查查數(shù)數(shù)字字電電壓壓表表的的串串模模抑抑制制能能力力時(shí)時(shí)，，對(duì)對(duì)所所加加的的串串模模干干擾擾信信號(hào)號(hào)的的頻頻率率有有一一定定要要求求，，在在不不同同的的頻頻率率下下，，DVM表現(xiàn)現(xiàn)不不同同的的串串模模干干擾擾抑抑制制能能力力。。（4））轉(zhuǎn)換換速速度度雙斜斜式式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換速速度度較較慢慢，，為為了了提提高高對(duì)對(duì)工工頻頻干干擾擾的的抑抑制制能能力力，，采采樣樣時(shí)時(shí)間間最最少少為為20ms，，因此總總的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換速速度度就就更更慢慢了了，，一一般般不不超超過(guò)過(guò)20次次/秒秒，，與與反反饋饋逼逼近近比比較較型型相相比比差差兩兩三三個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)量量級(jí)級(jí)。。（三））脈脈沖沖調(diào)調(diào)寬寬式式A/D轉(zhuǎn)換換器器脈沖沖調(diào)調(diào)寬寬式式A/D轉(zhuǎn)換換器器原原理理框框圖圖如如圖圖9-3-9所所示示。。脈沖沖調(diào)調(diào)寬寬式式A/D轉(zhuǎn)換換器器信信號(hào)號(hào)波波形形圖圖如如圖圖3-10所所示示。。A/D轉(zhuǎn)換換器器的的原原理理類類型型是是十十分分多多的的，，這這里里我我們們僅僅列列舉舉出出以以上上三三個(gè)個(gè)例例子子，，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不不能能代代表表其其全全部部，，但但從從中中可可以以對(duì)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換換原原理理建建立立一一個(gè)個(gè)基基本本概概念念，，了了解解不不同同原原理理的的A/D轉(zhuǎn)換換器器，，測(cè)測(cè)量量的的量量是是不不同同的的（（例例如如有有的的測(cè)測(cè)平平均均值值，，有有的的測(cè)測(cè)瞬瞬時(shí)時(shí)值值））。。原原理理不不同同，，其其性性能能指指標(biāo)標(biāo)各各有有優(yōu)優(yōu)缺缺點(diǎn)點(diǎn)（（例例如如有有的的速速度度快快但但抗抗干干擾擾能能力力差差，，有有的的速速度度慢慢但但抗抗干干擾擾能能力力強(qiáng)強(qiáng)））。。原原理理不不同同，，非非線線性性誤誤差差性性質(zhì)質(zhì)不不同同，，即即刻刻度度特特性性曲曲線線的的形形狀狀不不同同。。并并且且可可以以大大致致了了解解，，A/D轉(zhuǎn)換換電電路路影影響響整整機(jī)機(jī)測(cè)測(cè)量量準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度的的誤誤差差來(lái)來(lái)源源和和因因素素加加深深我我們們對(duì)對(duì)整整機(jī)機(jī)性性能能指指標(biāo)標(biāo)的的理理解解，，A/D轉(zhuǎn)換換器器作作為為DVM的核核心心，，它它的的性性能能主主要要影影響響整整機(jī)機(jī)的的測(cè)測(cè)量量準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度、、線線性性度度、、穩(wěn)穩(wěn)定定性性、、分分辨辨力力、、抗抗干干擾擾能能力力、、測(cè)測(cè)量量速速度度、、響響應(yīng)應(yīng)時(shí)時(shí)間間四、、前前置置放放大大器器由于于前前置置放放大大器器主主要要作作用用是是為為了了提提高高整整機(jī)機(jī)的的輸輸入入特特性性，，因因此此DVM中的的前前置置放放大大器器多多采采用用電電壓壓串串聯(lián)聯(lián)負(fù)負(fù)反反饋饋電電路路，，以以便便提提高高整整機(jī)機(jī)的的輸輸入入阻阻抗抗。。如如圖圖9-3-11所所示示。。電壓壓串串聯(lián)聯(lián)負(fù)負(fù)反反饋饋電電路路（一一））閉閉環(huán)環(huán)放放大大倍倍數(shù)數(shù)A可見見前前置置放放大大器器閉閉環(huán)環(huán)增增益益僅僅僅僅決決定定于于電電阻阻的的比比值值，，電電阻阻比比值值的的誤誤差差決決定定了了閉閉環(huán)環(huán)放放大大倍倍數(shù)的的誤誤差差，，而而采采用用精精密密線線繞繞電電阻阻，，比比值值誤誤差差是是可可以以做做得得很很小小的的。。當(dāng)β一定定時(shí)時(shí)，，Ao越大大，，這這一一誤誤差差越越小小。。當(dāng)Ao一定定時(shí)時(shí)，，β越大大，，這這一一誤誤差差越越小小。。β的大大小小實(shí)實(shí)際際上上是是DVM量程程的的不不同同，，因因此此說(shuō)說(shuō)明明不不同同量量程程放放大大器器閉閉環(huán)環(huán)放放大大倍倍數(shù)數(shù)的的誤誤差差不不同同，，這這也也是是各各量量程程誤誤差差大大小小不不同同的的原原因因之之一一。。另外放大大器的零零偏、零零漂、噪噪聲也是是重要的的誤差源源，它們們是在輸輸入短路路時(shí)，輸輸出端電電壓。這這是由于于制造上上的不對(duì)對(duì)稱，時(shí)時(shí)漂、溫溫漂、器器件噪聲聲等引起起的，它它們的作作用等效效為在被被測(cè)電壓壓上疊加加了誤差差電壓，，如圖9-3-12所所示，這這一誤差差影響整整機(jī)測(cè)量量準(zhǔn)確度度的固定定項(xiàng)誤差差。（二）閉環(huán)環(huán)輸入電電阻前置放大大器閉環(huán)環(huán)輸入電電阻的等等效電路路如圖9-3-13所所示?？梢婇]環(huán)環(huán)輸入電電阻Ri比開環(huán)輸輸入電阻阻ri增加了1+βAo倍，一般般DVM都利用串串聯(lián)電壓壓反饋技術(shù)術(shù)來(lái)提高高整機(jī)的的輸入電電阻，使使用時(shí)要要注意DVM在工作狀狀態(tài)（即即開機(jī)時(shí)時(shí)）具有有很高的的輸入電電阻，而而在非工工作狀態(tài)態(tài)（即關(guān)關(guān)機(jī)時(shí)））輸入電電阻僅僅僅是開環(huán)環(huán)輸入電電阻ri比Ri大大降低低。（三）零電電流IoDVM的零電流流或是由由運(yùn)算放放大器第第一級(jí)管管子的工工作電流流引起，，或是由由斬波器器尖峰電電壓引起起，或是是由斬波波管泄漏漏電流引引起，它它的大小小隨溫度度和濕度度而變化化，其方方向是固固定不變變的，Io的大小與與VX無(wú)關(guān)，但但隨環(huán)境境溫度變變化。五、衰減減器衰減器一一般是電電阻分壓壓式，如如圖9-3-14所示示。分壓系數(shù)數(shù)的誤差差取決于于分壓電電阻的精精度，一一般是能能夠做得得比較高高的，但但是要注注意，當(dāng)當(dāng)輸入電電壓比較較高時(shí)，，分壓電電阻上的的功率比比較大時(shí)時(shí)，電阻阻阻值相相對(duì)低功功率時(shí)會(huì)會(huì)發(fā)生變變化，進(jìn)進(jìn)而造成成分壓系系數(shù)的誤誤差，在在作1000V量程檢定定時(shí)，有有不少表表顯示值值隨時(shí)間間而明顯顯變化，，這恐怕怕就是分分壓電阻阻阻值的的變化所所引起的的。衰減器的的輸入電電阻構(gòu)成成整機(jī)高高量程輸輸入電阻阻，為提提高輸入入電阻，，希望分分壓電阻阻阻值盡盡量大，，而太大大了衰減減系數(shù)又又易受泄泄漏電流流的影響響，所以以又不能能太大，，一般高高精度表表高量程程輸入電電阻做到到10MΩ輸入電阻阻。六、基準(zhǔn)準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓壓多采用用齊納二二極管，，從上述述兩種A/D轉(zhuǎn)換可見見數(shù)字表的的顯示值值都與基基準(zhǔn)電壓壓有關(guān)，，數(shù)字表表的穩(wěn)定定性，尤尤其是長(zhǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定定性，主主要由基基準(zhǔn)電壓壓的基準(zhǔn)準(zhǔn)齊納管管來(lái)決定定，所以以基準(zhǔn)電電壓也是是數(shù)字表表的關(guān)鍵鍵環(huán)節(jié)。。第二節(jié)交交流數(shù)字字電壓表表基本原原理一個(gè)交流流——直直流電壓壓轉(zhuǎn)換器器配上一一個(gè)直流流數(shù)字電電壓表，，就構(gòu)成成一臺(tái)交交流數(shù)字字電壓表表。交流電壓壓有三個(gè)個(gè)特征量量：平均均值、有有效值和和峰值，，根據(jù)這這三個(gè)特特征量，，交直流流電壓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器也也分為平平均值、、有效值值和峰值值三種類類型。采采用不同同原理的的交直流流電壓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器配配上直流流數(shù)字電電壓表，，就構(gòu)成成不同原原理的交交流數(shù)字字電壓表表。第三節(jié)直流數(shù)字字電流表表基本原原理直流數(shù)字字電流表表是用于于對(duì)直流流電流進(jìn)進(jìn)行精密密測(cè)量的的一種主主要設(shè)備備。一般般是將被被測(cè)直流流電流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成直直流電壓壓信號(hào)，，然后進(jìn)進(jìn)行測(cè)量量。一般般稱這種種轉(zhuǎn)換電電路為電電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器器。根據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換原原理的不不同，可可以分為為兩種不不同方式式的電流流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器器，即分分流器式式電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器器和負(fù)反反饋放大大式電流流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器器。根據(jù)據(jù)被測(cè)電電流的大大小不同同，這兩兩種轉(zhuǎn)換換器都有有廣泛的的應(yīng)用。。最簡(jiǎn)單的的電流―電壓（I―V）轉(zhuǎn)換器器是根據(jù)據(jù)歐姆定定律得來(lái)來(lái)的：即即讓被測(cè)測(cè)電流IX通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)電阻RN變換成直直流電壓壓UX，再利用用直流數(shù)數(shù)字電壓壓表測(cè)量量電壓的的方法準(zhǔn)準(zhǔn)確測(cè)量量直流電電壓UX，則被測(cè)測(cè)電流IX的大小用用RN上的壓降降UX表示為：：IX=UX/RN對(duì)于多量量程直流流數(shù)字電電流表，，一般是是通過(guò)量量程選擇擇開關(guān)分分別接通通不同阻阻值的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電阻阻，從而而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)大小不不同的被被測(cè)電流流進(jìn)行分分量程測(cè)測(cè)量。原原理框圖圖如圖9-3-26所示。第四節(jié)交流數(shù)字字電流表表基本原原理在數(shù)字多多用表中中，交流流電流的的測(cè)量功功能是以以電流―電壓（I―V）變換器器和交流流―直流（AC―DC）變換器器為基礎(chǔ)礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的的被測(cè)交流流電流首首先流經(jīng)經(jīng)電流―電壓變換換器，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成交交流電壓壓，再經(jīng)經(jīng)過(guò)交流流―直流變換換器轉(zhuǎn)換換成直流流電壓，，最后經(jīng)經(jīng)量程選選擇、模模數(shù)轉(zhuǎn)換換、顯示示邏輯及及驅(qū)動(dòng)等等，在顯顯示器件件上顯示示被測(cè)交交流電流流的實(shí)際際值。第五節(jié)直流數(shù)字字歐姆表表基本原原理將電阻變變換成直直流電壓壓的轉(zhuǎn)換換電路被被稱為電電阻―電壓（Ω―Ｖ）變換換器，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱為歐歐姆變換換器。歐歐姆變換換器通常常有兩種種構(gòu)成方方式：即即運(yùn)算放放大器法法和積分分運(yùn)算法法。直流流數(shù)字式式歐姆表表通常由由一個(gè)精精確的直直流運(yùn)算算放大器器和一個(gè)個(gè)數(shù)字電電壓表組組成，有有的做成成插件，，成為數(shù)數(shù)字多用用表的一一部分，，有的則則做成單單功能的的數(shù)字歐歐姆表。?？傊?，，數(shù)字歐歐姆表利利用直流流運(yùn)算放放大器進(jìn)進(jìn)行電阻阻―電壓（Ω―Ｖ）變換換，再用用直流數(shù)數(shù)字電壓壓表測(cè)出出電壓，，從而得得到被測(cè)測(cè)電阻的的歐姆數(shù)數(shù)值。交直流數(shù)數(shù)字儀器器的檢定定交直流數(shù)數(shù)字儀器器的檢定定方法比比較簡(jiǎn)單單，采用用檢定規(guī)規(guī)程介紹紹的檢定定方法即即可。但但應(yīng)注意意寄生參參數(shù)的影影響，如如直流數(shù)數(shù)字電壓壓表的輸輸入電阻阻、零電電流影響響，小電電流、高高電壓測(cè)測(cè)量時(shí)漏漏電流影影響，小小電壓測(cè)測(cè)量時(shí)信信號(hào)線電電阻影響響，大電電流測(cè)量量時(shí)溫升升影響等等。檢定規(guī)程程檢定規(guī)程程一般包包括如下下內(nèi)容：：1檢定規(guī)程程的適用用范圍；；2被檢計(jì)量量器具的的用途原原理和結(jié)結(jié)構(gòu)；3被檢計(jì)量量器具的的技術(shù)要要求；4被檢計(jì)量量器具的的檢定條條件；5被檢計(jì)量量器具的的檢定項(xiàng)項(xiàng)目；6被檢計(jì)量量器具的的檢定方方法；7檢定結(jié)果果的處理理方法；；8檢定周期期的規(guī)定定。第一節(jié)直流數(shù)字字電壓表表的檢定定直流數(shù)字字電壓表表的檢定定項(xiàng)目有有：示值值誤差，，線性誤誤差，穩(wěn)穩(wěn)定性，，分辨力力，輸入入電阻和和零電流流，串模模抑制比比，共模模抑制比比。一、示值值誤差的的檢定（一）標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的選選擇檢定定方法和和檢定線線路根據(jù)被檢檢直流數(shù)數(shù)字電壓壓表的測(cè)測(cè)量范圍圍和允許許誤差極極限，根根據(jù)本實(shí)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備備條件，，從檢定定規(guī)程介介紹的檢檢定方法法中選擇擇檢定方方法和檢檢定線路路。根據(jù)據(jù)計(jì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)測(cè)量不確確定度一一般應(yīng)優(yōu)優(yōu)于被檢檢器具的的允許誤誤差極限限的1/3原則，分析析計(jì)量量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的不不確定定度，，根據(jù)據(jù)檢定定線路路寫出出標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值表表達(dá)式式，根根據(jù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值表達(dá)達(dá)式和和隱含含的不不確定定因素素，對(duì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值進(jìn)進(jìn)行不不確定定度評(píng)評(píng)定。。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)設(shè)備的的要求求標(biāo)準(zhǔn)裝裝置的的總不不