万用表使用从入门到精通
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第二节
数字式万用表的性能特点

一、测量准确度高

数字式万用表的准确度比指针式万用表的准确度高很多。例如,现在比较普遍使用的位或位数字式万用表的测量准确度为±0.5%~±0.03%,而指针式万用表的准确度只有±2.5%。

二、分辨力高

数字式万用表由功能选择开关把各种输入信号分别通过相应的功能变换,变成直流电压,再经A/D转换器直接用数字显示被测量的大小,其分辨率大大提高。数字式万用表在最低电压量程上末位1个字所对应的电压值,称作仪表的分辨力,它反映出仪表灵敏度的高低。数字仪表的分辨力随着显示位数的增加而提高。不同位数的数字式万用表所能达到的最高分辨力是不同的。

数字式万用表的分辨力也可用分辨率来表示。分辨率是指所能显示的最小数字与最大数字之比,一般用百分数表示。例如,位数字式万用表可显示的最小数字(不包括零)为1,最大数字为1999,故分辨率为1/1999≈0.05%。同理,可知位数字式万用表的分辨率是1/3999≈0.025%。

但需要指出的是,分辨力与分辨率是有区别的,例如,位、位、位仪表的分辨力相同,都是100μV,但三者的分辨率却是不同的,分别为0.05%、0.033%、0.025%。

另外,还要指出的是分辨力与准确度是两个不同的概念。分辨力表征的是仪表对微小电压的“识别”能力,即其“灵敏性”,而准确度则反映测量的“准确性”,即测量结果与真值的一致程度。两者之间无必然联系,不能混为一谈。分辨力只与仪表显示的位数有关,而准确度则取决于A/D转换器、功能转换器的误差以及量化误差等。在实际应用中,并不是准确度和分辨力越高越好,要根据被测对象和测量要求而定。如果不需要特别高的准确度时,采用准确度很高的仪表进行测量,实际上也是一种浪费。

三、输入阻抗高

数字式万用表的输入阻抗是指它的交直流电压挡在工作状态下从输入端看进去的等效阻抗。仪表的输入阻抗为有限值,因此它总要从被测电路中吸取电流而影响被测电路的工作状态,使测量结果产生误差。这一误差的大小不仅与仪表的输入阻抗有关,而且还与被调电路的等效输入电阻有关。

在测量电压时,仪表的输入阻抗越大,在测量过程中从被测电路中吸取的电流越小,对被测电路的影响也越小,因而测量误差也就越小。位数字式万用表的直流电压挡输入阻抗一般为10MΩ,位智能数字式万用表的输入阻抗可大于10000MΩ。交流电压挡受输入电容的影响,其输入阻抗一般低于直流电压挡(位数字式万用表的阻抗不小于2.5MΩ),只适于测量中、低频电压,如果测量高频电压需使用高频探头,它可将仪表的频率响应扩展到20kHz~700MHz。

四、测量速率快

测量速率是指数字式万用表单位时间(1s)内对被测量的测量次数,也就是仪表每秒钟内给出显示值的次数,单位是次/s。

测量速率的快慢主要取决于A/D转换器的转换速率。不同类型的A/D转换器其转换速率也不同。位数字式万用表的测量速率一般是2~5次/s,位数字式万用表的测量速率一般可达几十次每秒。有的数字式万用表用测量周期来表示测量的快慢。测量周期就是完成一次测量过程所需要的时间,显然测量周期越短,测量速率就越高,两者互为倒数关系。

但是,测量速率与准确度高低存在着矛盾,通常是准确度越高,测量速率越低,两者难以兼顾。为此,有些厂家在有些数字式万用表中专门增设了快速测量挡。做快速测量时测量速率可提高几倍,同时显示位数会减少一位,准确度也随之降低。有些表还设有低速(S)、中速(M)、快速(F)三挡,可满足不同用户的需要。

五、抗干扰能力强

数字式万用表测量时受到的干扰一般有内部干扰和外部干扰两个方面,内部干扰有漂移和各种噪声;外部干扰有共模干扰和串模干扰之分。对于用户来说,重要的是测量仪表对外部干扰的抑制作用。串模干扰是干扰电压与被测信号串联后加至仪表的输入端。如50Hz交流信号及其谐波叠加在直流信号上。共模干扰是指干扰电压同时加在仪表的两个输入端。这种干扰电压可能是直流,也可能是工频或高频交流电压。衡量仪表抗干扰能力的技术指标有两个:一个是串模抑制比(SMRR),另一个是共模抑制比(CMRR)。

数字式万用表内部的A/D转换器大多采用双积分式,因此它对50Hz工频一类的交流信号产生的串模干扰有很强的抑制能力,同时对共模干扰也有较强的抑制能力,一般共模抑制比可达86~120dB。

六、测量功能多

数字式万用表除了具有指针式万用表的功能外,还具有其他一些功能,如测量温度(T)、电导(G)、频率(f)、低功率法测电阻挡(LO Ω)。

新型数字式万用表大多还增加了读数保持(HOLD)、逻辑测试(LOGIC)、真有效值测量(TRMS)、相对值测量(RELΔ)、自动关机(AUTO OFF POWER)、脉冲宽度测量(Pulse Duration)、占空比测量(Duty Factor)的功能。新型智能数字式万用表还开发了更先进的功能,如液晶条图显示(LCD Bargraph)、多重显示、最小值/最大值存储(Min/Max Mode)、峰值保持(PK HOLD)、数据存储(MER)、数据输出(COMM)、复位(RST)等功能。

三重显示可编程智能数字式万用表能同时显示三种不同参数值(例如最大值Max、最小值Min、实时值),并能预置测量范围的上、下限,为测量工作带来极大的方便。

注意

数字式万用表插入“+”插孔的红表笔在测量电阻挡时是高电位端,这一点与普通万用表完全相反,在使用中必须注意。