提示1避免因連接、測(cè)試線(xiàn)和數(shù)字萬(wàn)用表連線(xiàn)造成的測(cè)量誤差

消除因接線(xiàn)所造成誤差的最簡(jiǎn)單方法是進(jìn)行調(diào)零測(cè)量,。對(duì)于直流電壓或電阻測(cè)量,，要選擇適合的測(cè)量量程，然后把探頭接到一起并等待一個(gè)測(cè)量—這是最接近于零輸入的情況—然后按調(diào)零(null)按鈕,。以下得到的讀數(shù)將扣除調(diào)零測(cè)量的結(jié)果,。調(diào)零測(cè)量非常適合直流和電阻測(cè)量功能。但這項(xiàng)這技術(shù)并不適合交流測(cè)量,。交流轉(zhuǎn)換器在量程的較低部分不能很好工作;Agilent34401A數(shù)字萬(wàn)用表的模擬轉(zhuǎn)換器未規(guī)定低于10%滿(mǎn)度時(shí)的技術(shù)指標(biāo),。Agilent34410A和34411A數(shù)字萬(wàn)用表用數(shù)字技術(shù)，能一直測(cè)量到1%滿(mǎn)度,，但也不能用于測(cè)量短路,。

連接

如果您用不同金屬連接，就會(huì)構(gòu)成一個(gè)熱偶結(jié),。熱偶結(jié)產(chǎn)生隨溫度變化的電壓,。這一電壓雖然很低,，但如果您正在測(cè)量小電壓，或您的系統(tǒng)有許多連接,，就需要認(rèn)真對(duì)待這一問(wèn)題,。可認(rèn)為這一熱偶結(jié)是在DUT處,、繼電器(多路轉(zhuǎn)換器)處和您數(shù)字萬(wàn)用表處,。使用銅-銅結(jié)可把這一偏置量減到最小。

在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí),，您可使用偏置補(bǔ)償測(cè)量任何偏置電壓,，并扣除這項(xiàng)誤差。圖1示出在偏置補(bǔ)償測(cè)量中進(jìn)行的兩次測(cè)量,，第一次測(cè)量帶有電流源,，第二次測(cè)量沒(méi)有電流源。把第一個(gè)讀數(shù)減第二個(gè)讀數(shù),，再除以已知的電流源電流值,，就得到實(shí)際電阻值。由于測(cè)量中要取兩個(gè)讀數(shù),，因此讀數(shù)速度會(huì)降低,，但測(cè)量精度將提高。偏置補(bǔ)償既可用于兩線(xiàn),，也可用于四線(xiàn)電阻測(cè)量,。

圖1

使用兩次測(cè)量的偏置補(bǔ)償。第一次測(cè)量是標(biāo)準(zhǔn)歐姆測(cè)量;第二次是測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的偏置量,。電壓表讀數(shù)是這兩次測(cè)量的差除以已知電流源,。

連線(xiàn)

四線(xiàn)歐姆法是測(cè)量小電阻的最精確方法。用這種方法能自動(dòng)扣除測(cè)試線(xiàn)電阻和接觸電阻,。四線(xiàn)電阻測(cè)量連接見(jiàn)圖2,。使用一個(gè)已知電流源和測(cè)量電阻器產(chǎn)生的電壓，就能計(jì)算出未知電阻值,。一組附加測(cè)試線(xiàn)用來(lái)承載至未知電阻器的電流,，在它上面產(chǎn)生的電壓可通過(guò)電壓感應(yīng)線(xiàn)測(cè)量。沒(méi)有電流流過(guò)電壓感應(yīng)線(xiàn),，因此它也不會(huì)產(chǎn)生電壓降,。

沒(méi)有電流流過(guò)電壓敏感線(xiàn)。數(shù)字萬(wàn)用表用所測(cè)電壓值除以已知電流,，從而得到未知電阻值,。

內(nèi)部數(shù)字萬(wàn)用表偏置

自動(dòng)歸零用于消除數(shù)字萬(wàn)用表內(nèi)部的誤差源。在自動(dòng)歸零被啟用時(shí),，數(shù)字萬(wàn)用表在每次測(cè)量后從內(nèi)部斷開(kāi)輸入信號(hào),，得到一個(gè)零讀數(shù),。然后在接著的測(cè)量中減去該零讀數(shù)。這樣就避免了數(shù)字萬(wàn)用表輸入電路中所存在偏置電壓對(duì)測(cè)量精度的影響,。四線(xiàn)測(cè)量中自動(dòng)歸零是始終啟用的,，但您可為提高測(cè)量速度而禁

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用自動(dòng)歸零功能。當(dāng)自動(dòng)歸零禁用時(shí),，數(shù)字萬(wàn)用表取一次零讀數(shù),，然后把它從隨后的所有測(cè)量中扣除。在您每次改變功能,、量程或積分時(shí)間時(shí),，都會(huì)取一次新的零讀數(shù)。

提示2測(cè)量大電阻

穩(wěn)定時(shí)間效應(yīng)

與電阻器并聯(lián)的電容會(huì)在最初連接后和量程改變后產(chǎn)生穩(wěn)定時(shí)間誤差?，F(xiàn)代數(shù)字萬(wàn)用表插入一個(gè)觸發(fā)延遲,，它給出用于使測(cè)量達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間。觸發(fā)延遲的長(zhǎng)度取決于所選的功能和量程,。在電纜和裝置的組合電容量小于數(shù)百pF時(shí),，這些延遲對(duì)于電阻測(cè)量是足夠的，但如果電阻器上有并聯(lián)的電容,，或您測(cè)

量的是高于100kΩ的電阻，默認(rèn)的延遲也許是不夠的,。由于RC時(shí)間常數(shù)的影響,，穩(wěn)定可能需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。有些精密電阻器和多功能校準(zhǔn)器使用并聯(lián)的電容器(1000pF至100μF),，它和高值電阻器一起濾除由內(nèi)部電路注入的噪聲電流,。由于電纜和其它裝置中的介電吸收(浸潤(rùn))效應(yīng)，有可能會(huì)增加RC時(shí)間常數(shù),，并要求更長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間,。在這種情況下，您可能需要在進(jìn)行測(cè)試前先增加觸發(fā)延遲,。

電容存在時(shí)的偏置補(bǔ)償

如果電阻器上有并聯(lián)電容,，就可能需要關(guān)斷偏置補(bǔ)償。當(dāng)偏置補(bǔ)償在沒(méi)有電流源的情況下取第二個(gè)讀數(shù)時(shí),，它將測(cè)量任何電壓偏置,。但如果裝置有長(zhǎng)的穩(wěn)定時(shí)間，就會(huì)造成有誤差的偏置測(cè)量,。數(shù)字萬(wàn)用表會(huì)把同樣的觸發(fā)延遲用于偏置測(cè)量,，以試圖避免穩(wěn)定時(shí)間問(wèn)題。增加觸發(fā)延遲是使裝置完全穩(wěn)定的另一解決方案,。

高電阻測(cè)量中的連接

在您測(cè)量大電阻時(shí),，絕緣電阻和表面污染會(huì)造成相當(dāng)大的誤差,。需采取各種預(yù)防措施保持高阻系統(tǒng)的“清潔”。測(cè)試線(xiàn)和夾具對(duì)絕緣材料和“骯臟”表面膜層吸濕所造成的泄漏非常敏感,。與PTFETeflon絕緣體(109Ω)相比,，尼龍和PVC是相對(duì)差的絕緣體(1013GΩ)。如果您在潮濕條件下測(cè)量1MΩ電阻,，尼龍或PVC絕緣體泄漏對(duì)誤差的貢獻(xiàn)很容易達(dá)到0.1%,。

提示3用直流偏置進(jìn)行交流測(cè)量

許多信號(hào)包含AC和DC兩種成份。例如不對(duì)稱(chēng)方波就包含這兩種成份,。許多聲頻信號(hào)中也含有由DC偏置電流產(chǎn)生的DC偏移,，該電流用于驅(qū)動(dòng)輸出晶體管。有些情況需要測(cè)量DC+AC電壓,，而另一些情況可能只需要AC成份,。對(duì)于這一聲頻例子，放大器增益就是把輸入AC電壓與輸出AC電壓相比較,。

大多數(shù)現(xiàn)代萬(wàn)用表在ACRMS轉(zhuǎn)換器前面使用一個(gè)隔直流電容器,。它隔離DC電壓，而允許萬(wàn)用表只測(cè)量AC值,。更重要的是萬(wàn)用表可為實(shí)現(xiàn)最好的測(cè)量標(biāo)度AC信號(hào),。例如在測(cè)量電源的AC紋波時(shí)，萬(wàn)用表隔離高電平的DC,，而根據(jù)按AC成分選擇的量程放大AC信號(hào),。

為進(jìn)行最精確的AC+DC測(cè)量，應(yīng)獨(dú)立測(cè)量這兩種成分,。萬(wàn)用表可通過(guò)使用適合的量程和抑制AC成分的積分時(shí)間,，實(shí)現(xiàn)所可能的最好DC測(cè)量。在進(jìn)行AC測(cè)量時(shí),，要按AC成份選擇適宜的量程,。您可使用如下公式計(jì)算AC+DCRMS值:TrueRMSAC+DC=√(AC2+DC2)

Agilent新的34410A和34411A在進(jìn)行AC電壓測(cè)量時(shí)使用隔直流電容器。AC的測(cè)量采用數(shù)字技術(shù),，可得到更快的穩(wěn)定時(shí)間,，并能處理更高的峰值因子，這是在測(cè)量脈沖串時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到的情況,。在測(cè)量脈沖時(shí),，要確保脈沖不包含高于萬(wàn)用表帶寬的頻率。34410A和34411A能測(cè)量達(dá)300kHz的AC信號(hào),。如果有大量AC成分的頻率低于8kHz,，那么34410A和34411A會(huì)有帶峰值檢測(cè)的DC功能精確測(cè)量DC和AC成分。對(duì)于更高頻率的信號(hào),，您可單獨(dú)測(cè)量AC成分,，再用公式計(jì)算AC+DC的測(cè)量結(jié)果,。

提示4用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量低頻交流信號(hào)

大多數(shù)現(xiàn)代萬(wàn)用表可測(cè)量頻率低至20Hz的AC信號(hào)。但有些應(yīng)用要求測(cè)量更低頻率的信號(hào),。為進(jìn)行這樣的測(cè)量,，您需要選擇適合的萬(wàn)用表,，并進(jìn)行適宜的配置。請(qǐng)看下面這些例子:

Agilent34410A和34411A萬(wàn)用表使用數(shù)字采樣技術(shù),，可進(jìn)行低至3Hz的真有效值測(cè)量。它通過(guò)數(shù)字方法在慢濾波器時(shí)把穩(wěn)定時(shí)間提高到2.5s,，為進(jìn)行最好的測(cè)量,，您應(yīng)注意:

1.設(shè)置正確的AC濾波器非常重要。濾波器用于平滑真有效值轉(zhuǎn)換器的輸出,。在頻率低于20Hz時(shí),，正確的設(shè)置是LOW,。在LOW濾波器設(shè)置時(shí),，通過(guò)插入2.5s延遲保證萬(wàn)用表穩(wěn)定。用如下命令設(shè)置低濾波器,。VOLTage:AC:BANDwidthMIN

2.如果您知道被測(cè)信號(hào)的最大電平,，應(yīng)設(shè)置手動(dòng)量程,，以幫助加快測(cè)量,。每次低頻測(cè)量的較長(zhǎng)穩(wěn)定時(shí)間將會(huì)顯著減慢自動(dòng)量程,。推薦設(shè)置手動(dòng)量程,。

3.34401A用一個(gè)隔直流電容器阻斷ACRMS轉(zhuǎn)換器測(cè)量直流信號(hào),。從而允許萬(wàn)用表用最好的量程測(cè)量AC成份。在測(cè)量具有高輸出阻抗的源時(shí),，為保證隔直流電容器的穩(wěn)定,，需要保證有充裕的時(shí)間,。穩(wěn)定時(shí)間不受AC信號(hào)頻率影響,，但會(huì)受DC信號(hào)中任何變化的影響,。

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TheAgilent3458A有三種測(cè)量ACRMS電壓的方法;它的同步采樣模式能測(cè)量低至1Hz的信號(hào),。為把萬(wàn)用表配置為進(jìn)行低頻測(cè)量:

1.選擇同步采樣模式:SETACV:SYNC

2.在您使用同步采樣模式時(shí),，對(duì)于ACV和ACDCV功能,，輸入信號(hào)是DC耦合的。在ACV功能時(shí),，用數(shù)學(xué)方法把DC成分從讀數(shù)中扣除,。這是重要的考慮，因?yàn)榻M合的AC和DC電壓電平可能造成過(guò)載條件,，即使AC電壓本身并未超載,。

3.選擇適宜的量程可加快測(cè)量，因?yàn)楫?dāng)您測(cè)量低頻信號(hào)時(shí),，自動(dòng)量程特性會(huì)造成延遲,。

4.為對(duì)波形采樣，萬(wàn)用表需要確定信號(hào)周期,。用ACBAND命令確定暫停值,。如果您未使用ACBAND命令,，萬(wàn)用表可能會(huì)在波形重復(fù)前暫停,。

5.同步采樣模式用電平觸發(fā)同步信號(hào)。但輸入信號(hào)上的噪聲有可能造成假的電平觸發(fā),，而得到不精確的讀數(shù),。重要的是選擇能提供可靠觸發(fā)源的電平,。例如要避免正弦波的峰值,，因?yàn)樾盘?hào)變化較慢,，而噪聲卻很容易造成假觸發(fā),。

6.為得到精確的讀數(shù),，要保證您周?chē)沫h(huán)境在電氣上是“安靜”的,，并使用屏蔽測(cè)試線(xiàn),。啟用電平濾波、LFILTERON,，以降低對(duì)噪聲的靈敏度,。

配置34401A可采用與34410A和34411A相同的配置方法,。34401A

用帶有隔直流電容器的模擬電路轉(zhuǎn)換有效值電壓,。它可測(cè)量低至3Hz的信號(hào),。為達(dá)到最好測(cè)量結(jié)果，要選擇低頻濾波器、使用手動(dòng)量程,，并驗(yàn)證各種直流偏置是穩(wěn)定的。當(dāng)您使用慢濾波器時(shí),，即插入了7s的延遲,，從而保證了萬(wàn)用表的穩(wěn)定,。

提示5選擇用于數(shù)字萬(wàn)用表溫度測(cè)量的傳感器

有四種常用于數(shù)字萬(wàn)用表溫度測(cè)量的傳感器:電阻溫度探測(cè)器

(RTD),、熱敏電阻、IC溫度感應(yīng)器件和熱偶,。它們各有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),。

用熱敏電阻得到更好的靈敏度

熱敏電阻由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，可提供很高的靈敏度,，但它們只有有限的溫度范圍,，通常為-80°C至150°C。熱敏電阻的溫度和電阻的關(guān)系是非線(xiàn)性的,，因此變換算法非常復(fù)雜,。Agilent萬(wàn)用表用標(biāo)準(zhǔn)Hart-Steinhart近似提供精確的變換，典型分辨率為0.08°C,。

用RTD得到更好的精度

電阻溫度探測(cè)器(RTD)提供電阻和溫度間非常精確和高度線(xiàn)性的關(guān)系,，可測(cè)溫度范圍約為-200°C至500°C。如Agilent34410A這類(lèi)現(xiàn)代萬(wàn)用表提供IEC751標(biāo)準(zhǔn)RTD的溫度測(cè)量,，其靈敏度為0.0385Ω/°C,。

IC溫度感應(yīng)器件產(chǎn)生與攝氏度呈線(xiàn)性關(guān)系的電壓

許多廠(chǎng)商提供能產(chǎn)生電壓正比與攝氏度和華氏度的探頭。這些探頭通常使用IC溫度感應(yīng)器件,，例如NationalSemiconductorLM135系列,。這類(lèi)IC器件可覆蓋-50°C至+150°C的溫度范圍。您能容易地按萬(wàn)用表顯示的探頭輸出計(jì)算溫度,。例如270mV即相當(dāng)于27°C,。

提供極端溫度測(cè)量的熱偶

熱偶可測(cè)量-210°C至1100°C的極寬溫度范圍，它堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)能適應(yīng)惡劣環(huán)境的要求,。與其它類(lèi)型的溫度感應(yīng)器件不同，熱偶進(jìn)行的是相對(duì)溫度測(cè)量，因此還需要有一個(gè)進(jìn)行絕對(duì)溫度測(cè)量的參考結(jié),。但對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō),，增加一個(gè)外部參考結(jié)并不現(xiàn)實(shí)。我們推薦使用Agilent34970A數(shù)據(jù)記錄儀和帶內(nèi)置參考結(jié)的34901A20通道多路開(kāi)關(guān),。34970A上也有內(nèi)置的,、適用于常用熱偶的溫度變換算法。

提示6用萬(wàn)用表進(jìn)行成組的測(cè)量

萬(wàn)用表一般使用兩級(jí)觸發(fā)系統(tǒng);為得到一個(gè)讀數(shù),，必須滿(mǎn)足兩套觸發(fā)條件,。圖6示出在34401A萬(wàn)用表中使用的兩級(jí)觸發(fā)模型。通常把采樣數(shù)和觸發(fā)數(shù)都設(shè)置為1,，在接收到一個(gè)觸發(fā)時(shí)取一個(gè)讀數(shù),。也可增加采樣數(shù)，也就是在接收到一個(gè)觸發(fā)時(shí)取N個(gè)讀數(shù),。如果采樣數(shù)保持為1,，而把觸發(fā)數(shù)增加到N，那么每次讀數(shù)都要求觸發(fā),。在這兩種情況下,，需要在各讀數(shù)間插入觸發(fā)延遲。

默認(rèn)的觸發(fā)延遲由萬(wàn)用表配置,，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的穩(wěn)定,，其變化決定于量程和功能。觸發(fā)延遲可以手動(dòng)設(shè)置,。必須注意這一延遲是在軟件中實(shí)現(xiàn)的,，會(huì)有描寫(xiě)時(shí)間變動(dòng)量。此外,，測(cè)量時(shí)間也會(huì)有變化,，因此難以用這種方案采樣固定時(shí)間間隔的信號(hào)。圖7展示使用觸發(fā)延遲進(jìn)行的一系列測(cè)量,。

圖8示出第二種觸發(fā)模型,。這是在34410A、34411A和3458A中使用的模型,。它允許獨(dú)立設(shè)置觸發(fā)延遲和采樣間的時(shí)間,。此外，用采樣環(huán)(n個(gè)讀數(shù))可更快地得到讀數(shù)和實(shí)現(xiàn)最小的時(shí)間變動(dòng)量,。大多數(shù)采樣環(huán)在硬件中實(shí)現(xiàn),，由最少的固件保證一致性的定時(shí)。34410A,、34411A和3458A可配置為盡可能快地采樣讀數(shù),，但也可以使用定時(shí)器,。

為配置突發(fā)測(cè)量，應(yīng)設(shè)置觸發(fā)延遲,，以實(shí)現(xiàn)觸發(fā)后和第一個(gè)讀數(shù)前的穩(wěn)定,。用定時(shí)器設(shè)置讀數(shù)間的精確時(shí)間間隔。34410A和34411A有前面板數(shù)據(jù)記錄能力,，可簡(jiǎn)化突發(fā)測(cè)量的配置,。

提示7用萬(wàn)用表檢測(cè)峰值

萬(wàn)用表能很好地用直流功能采樣低頻信號(hào)。通常帶寬限制為8kHz或更低,。傳統(tǒng)上是用模擬峰值檢測(cè)電路捕獲和保持峰電壓,，直到A/D電路能夠測(cè)量這一電壓。這項(xiàng)技術(shù)提供高帶寬,，也可用于捕獲持續(xù)時(shí)間很短的尖峰,。在多通道系統(tǒng)中也使用這項(xiàng)技術(shù)，此時(shí)一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與各通道上的峰探測(cè)器相連,。這種常用技術(shù)能非?？斓夭蓸有盘?hào)，保存它的極大值和極小值,。

在許多應(yīng)用中,，示波器所顯示噪聲尖峰所包含的能量是較小的。噪聲通常由EMI引入,，并有可能屏蔽掉所感興趣的信號(hào)—例如汽車(chē)引擎就會(huì)產(chǎn)生很大的EMI,。物理量測(cè)量，如溫度和油量傳感器的測(cè)量結(jié)果通常改變很慢,。這樣就會(huì)在所使用的濾波器和較慢的A/D中注入高頻噪聲,。因此不需要用高速A/D采樣濾波器的輸出。

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對(duì)于峰值的確定和測(cè)量,，萬(wàn)用表是非常合適的工具,。萬(wàn)用表提供信號(hào)調(diào)理(增益、衰減和低通濾波)及適宜的采樣率(1kSa/s至50kSa/s),。大多數(shù)萬(wàn)用表有內(nèi)置的運(yùn)算功能,，可用來(lái)確定最大值和最小值。為得到最高讀數(shù)率,，您可能要進(jìn)行后處理,，因?yàn)檫\(yùn)算功能也許會(huì)減慢讀數(shù)率。增讀數(shù)速度的其它方法包括選擇小的時(shí)隙,，關(guān)斷自動(dòng)歸零和顯示,。

表征信號(hào)和確定峰值是帶有峰值檢測(cè)特性Agilent新34410A和34411A萬(wàn)用表經(jīng)常遇到的任務(wù)。在您監(jiān)視一個(gè)直流信號(hào)時(shí),，可以用副顯示示出高峰值,、低峰值和峰峰值,。無(wú)論萬(wàn)用表取何時(shí)隙設(shè)置，峰值檢測(cè)特性始終以50kSa/s采樣,，并且不需要數(shù)學(xué)運(yùn)算,。圖9示出每次讀數(shù)后的常規(guī)峰讀數(shù)更新。

取得一個(gè)讀數(shù)的一種替代方案是設(shè)置為一組讀數(shù),，在一組直流讀數(shù)中只返回一個(gè)峰值測(cè)量結(jié)果，如圖10所示,。

第三種方案是改變?nèi)f用表的測(cè)量時(shí)隙時(shí)間,，進(jìn)行一次長(zhǎng)時(shí)間的讀數(shù)。這第三種方法如圖11所示,。一次較長(zhǎng)的測(cè)量返回一個(gè)峰值測(cè)量結(jié)果,。

34410A和34411A峰檢測(cè)每20μs采樣一次信號(hào)。峰值將保持到下一次觸發(fā),。您可改變測(cè)量時(shí)隙時(shí)間,，從而把峰值保持較長(zhǎng)時(shí)間。每次峰值測(cè)量都提供峰峰值,、高峰值和低峰值,。