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Technical articles分辨率、位數(shù)、字
分辨率是指一塊表測量結果的好壞。了解一塊表的分辨率,你就可以知道是否可以看到被測量信號的微小變化。例如,如果數(shù)字多用表在4V范圍內的分辨率是1mV,那么在測量1V的信號時,你就可以看到1mV(1/1000伏特)的微小變化。
如果你要測量小于1/4英寸(或
位數(shù)、字就是用來描述表的分辨率的。數(shù)字多用表是按它們可以顯示的位數(shù)和字分類的。
一個3位半的表,可以顯示三個從0到9的全數(shù)字位,和一個半位(只顯示1或沒有顯示)。一塊
3位半的數(shù)字表可以達到1999字的分辨率。一塊4位半的數(shù)字表可以達到19999字的分辨率。
用字來描述數(shù)字表的分辨率比用位描述好。現(xiàn)在的3位半數(shù)字表的分辨率已經提高到3200或4000字。
3200字的數(shù)字表為某些測量提供了更好的分辨率。例如,一個1999字的表,在測量大于200V的電壓時,你不可能顯示到0.1V。而3200字的數(shù)字表在測320伏特的電壓時,仍可顯示到0.1V。當被測電壓高于320V,而又要達到0.1V的分辨率時,就要用價格貴一些的20000字的數(shù)字表。
精度
精度就是指在特定的使用環(huán)境下,出現(xiàn)的zui大允許誤差。換句話說,精度就是用來表明
數(shù)字多用表的測量值與被測信號的實際值的接近程度。
對于數(shù)字多用表來說,精度通常使用讀數(shù)的百分數(shù)表示。例如,1%的讀數(shù)精度的含義是:數(shù)字多用表的顯示是100.0V時,實際的電壓可能會在99.0V到101.0V之間。
在詳細說明書中可能會有特定數(shù)值加到基本精度中。它的含義就是,對顯示的zui右端進行變換要加的字數(shù)。在前面的例子中,精度可能會標為±(1%+2)。因此,如果GMM的讀數(shù)是100.0V,實際的電壓會在98.8V到101.2V之間。
模擬表的精度是按全量程的誤差來計算的,而不是按顯示的讀數(shù)來計算。模擬表的典型精度是全量程的±2%或±3%。數(shù)字多用表的典型基本精度在讀數(shù)的±(0.7%+1)和±(0.1%+1)之間,甚至更高。
歐姆定律
應用歐姆定律,任何電路的電壓、電流、電阻都可以計算出來。公式是:電壓=電流X電阻。因此只要知道公式中的任意兩個值就可以計算出第三個值。
數(shù)字多用表就是應用歐姆定律來測量并顯示電阻、電流或電壓。在后面的介紹中,你就可以看到數(shù)字多用表非常易用。
歐姆定律揭示了電壓、電流、電阻之間的關系。
將手指放在要求的值上。如果剩下的兩項如果是并排的就將它們相乘;否則就將它們相除。但對于只用數(shù)字多用表來說,是非常簡便的。
數(shù)字和模擬顯示
在精度和分辨率方面,數(shù)字顯示有很好的優(yōu)勢,測量值可以用三位或更多位來顯示。
模擬指針在精度和分辨率方面略遜*。因為你不得不去估計指針的位置。
條形圖象模擬指針一樣顯示信號的變化和趨勢。但它更耐用并且減少了損壞。
測量電壓
數(shù)字多用表的一個zui基本的功能就是測量電壓。典型的直流電壓源就是電池,比如說汽車用的電池。交流電壓通常由發(fā)電機產生。zui常見的交流電壓源就是家中墻上的插座。一些裝置將交流轉變?yōu)橹绷鳌@?,象電視、音響、錄像機、計算機等電子設備,通過插在墻上的插座上的整流器,來把交流轉變?yōu)橹绷鳌V绷麟妷菏沁@些電子設備所需的電源。
測試電壓,通常是解決電路問題時*步要做的工作。如果沒有電壓或電壓過低、過高,在進一步檢查之前,首先要解決電源問題。
交流電壓的波形可能是正弦(正弦波)或非正弦(鋸齒波、方波等)。許多數(shù)字多用表可以顯示交流電壓的“rms”(有效值)。有效值就是交流電壓等效于直流電壓的值。
許多的表有“平均值”(average responding)的功能,當輸入一個純正弦波時它可以給出有效值。這種表不能準確的測量非正弦波的有效值。具有真有效值功能(true-rms)的數(shù)字多用表可以的測量非正弦波的真有效值。波峰因數(shù)(crest factor)是信號的峰值與有效值的比值。
數(shù)字多用表測量交流電壓的能力由被測信號的頻率限制。大多數(shù)數(shù)字多用表可以測量50赫茲到500赫茲的交流電壓。但數(shù)字多用表的交流測量帶寬可到幾百千赫茲。對于交流電壓和電流來說,其頻率范圍應與數(shù)字多用表規(guī)格書一致。
如何測量電壓
1、選擇所需的擋位與量程
2、將黑表筆插入COM口。將紅表筆插入電壓輸入插口
3、將表筆頭跨接在負載或電源兩端(并在電路上)
4、察看讀數(shù),并確認單位
注:為了正確讀出直流電壓的極性(±),將紅色表筆接電路正極,黑色表筆接負極或電路地。如果用相反的接法,有自動調換極性功能的數(shù)字多用表會顯示負號來指示負的極性。如果是模擬表,你就要冒損壞表的危險。
注:1/1000V=1mV
1000V=1kV
高壓探頭可用在電視機、錄像機的維修中。可承受40kV的高壓。
注意:這些探頭不能用在高壓同時伴隨著高能量的電力方面。因此,這些探頭只能在低能方面應用。
電阻
在電阻擋測量電阻。電阻值變化很大,從幾毫歐(mΩ)的接觸電阻幾十億歐姆的的絕緣電阻。許多數(shù)字多用表測量電阻小至0.1歐姆,某些測量值可高至300兆歐(300,000,000ohms)。極大的電阻,福祿克多用表會顯示“OL”,表示被測電阻大的超過了量程。測量開路時,會顯示“OL”。
必須在關掉電路電源的情況下測量電阻,否則對表或電路板會有損壞。某些數(shù)字多用表提供了在電阻方式下誤接入電壓信號時進行保護的功能。不同型號的數(shù)字多用表有不同的保護能力。
在進行低電阻的測量時,必須從測量值中減去測量導線的電阻。典型的測試導線的阻值在0.2Ω到0.5Ω之間。如果測試導線的阻值大于1Ω,測試導線就要更換了。
如果數(shù)字多用表為測量電阻提供小于0.6V的直流電壓,就可以測量電路板上由二極管或半導體隔離的電阻值。從而不用將電阻拆下來就可以測試。
通斷
通斷就是通過快速電阻測量來區(qū)分開路或短路。
帶有通斷蜂鳴的數(shù)字多用表時通斷測量更加簡單、快潔。當測到一個短路電路時,表發(fā)出峰鳴,所以在測試時無需看表。不同型號的數(shù)字多用表有不同的觸發(fā)電阻值。
二極管測試
二極管就像一個電子開關。如果電壓高于一個特定的值時,二極管就會導通。通常硅二極管導通電壓為0.6V。并且二極管只允許電流單向流動。
當檢查二極管或晶結時,多用表不僅會給出一個很寬的讀數(shù)范圍而且還會給出大于50mA的驅動電流。(見表1)
在測量含有二極管的電路的電阻時,數(shù)字多用表的測試電壓會低于0.6V,防止晶結導通。
在選擇二極管測試時,測試電壓升高,以便檢查二極管或半導體晶結的功能。
某些數(shù)字多用表有二極管測試功能。此功能測量并顯示二極管兩端的實際壓降。硅結點在正向測試時的壓降應該是低于0.7V,在反向測試時電路開路。
如何測試電阻
1、關掉電路電源
2、選擇電阻擋
3、將黑表筆插入COM插孔。紅表筆插入電阻測試插孔
4、將表筆探頭跨接到被測元件或電路的兩端
5、察看讀數(shù),并注意單位歐姆(Ω)、千歐(kΩ)、還是兆歐(MΩ)。
注:1,000Ω=1KΩ
1,000,000Ω=1MΩ
一定要注意:在測試電阻使關掉電源。
測量電流
電流測量與用數(shù)字多用表測量其它量不同。直接電流測量法就是將數(shù)字多用表直接串到被測電路上,讓被測電路電流直接流過多用表內部電路。間接測量法不需要將電路打開并將多用表串到被測電路上。間接法要用到電流鉗。
直接電流測量
1、關掉電路電源
2、斷開或拆焊電路,以便將表串入電路
3、選擇相應的交流(A~)、直流(A--)擋位
4、將黑表筆插入COM插口,將紅表筆插入10安培插孔(
5、將表筆串聯(lián)接入斷開的電路部分。
6、 將電路電源打開
7、 觀察讀數(shù),并注意單位。
注:測量直流時,如果測試探頭接反,會有“—”出現(xiàn)。
輸入保護
常見的錯誤是將測試導線放在電流插孔中,而試圖測試電壓。數(shù)字多用表中的小值電阻會導致電壓源的短路。大電流流過數(shù)字多用表,如果多用表沒有足夠的保護,不僅會損壞表和電路,還回傷害操作者。如果是高壓電路(480伏或更高的電壓),會導致更大的危險。
因此,數(shù)字多用表應有一個足夠大容量的電流輸入保護保險管。沒有電流輸入保險管的表不能用在高能電路(>240V ac)中。使用保險管的數(shù)字多用表,保險管應有足夠大的容量來去除高能故障。保險管的額定電壓應比你預料的zui大電壓大。例如,多用表中的一枚
電流測試附件
某些時候,你要測的電流值超過了數(shù)字多用表的量程或現(xiàn)場條件不允許你打開電路測量電流。在高電流(通常大于
有兩種基本的電流探頭:電流變換器型,僅用于交流測量?;魻栃吞筋^,用于測量交流或直流電流。
電流變換器型。一般都是用1毫安代表1安培。100安培的電流值就會變?yōu)?span lang="EN-US">100毫安,這樣可以很安全地用數(shù)字多用表測量。將導線接到“mA”和“Com”插孔上,并將功能選擇旋鈕旋轉至交流毫安擋。
霍爾效應型探頭。使用1毫伏代表1安培的交流或直流值。例如,100安培的交流電流就會轉換為100毫伏交流電壓。將測試導線連接至“V”和“Com”插孔。將功能選擇旋鈕旋轉至“V”或“mV”擋。此時多用表用1毫伏電壓代表1安培電流。
在進行電流測量而將電路斷開或拆焊時,必須斷開要測試電路的電源。小電流也會引起危險。
不要在測試導線插在電流孔時去測試電壓。會引起表的損壞或危及人身安全。
變換器型電流探頭,像福祿克80i-400。數(shù)字多用表用1mA的顯示來代表實際的
福祿克I-1010型霍爾效應探頭,可以測試很高的交流或直流電流。它將電流轉換為電壓信號。
1mV的電壓顯示代表
獨立認證、安全標準
當你看到像 UL、CSA、TUV等符號或讀到“設計滿足于….”這類話時,往往就會想到獨立測試認證機構。當然,實際的獨立測試絕非是儀器設計工程師的一廂情愿。
你怎樣能證明你的表滿足CATIII或CATII呢?事情不是那么簡單。很有可能生產廠家自己認為他的表滿足CATIII或CATII,卻沒有經過任何獨立認證。電子電工協(xié)會(IEC,International Electrotechnical Commission)僅開發(fā)并建議它的標準,但并不負責強迫實施這個標準。只有當一個產品經測試*某個獨立驗證機構的標準時,才能把諸如UL、CSA、TUV等驗證機構的標志標于儀器上。例如,UL3111,是依據(jù)IEC1010制定出的標準。在魚龍混雜的儀器市場上,獨立測試認證不是,但卻可能是zui直接的辨別方法。
多用表安全
安全使用多用表首先要選擇適合應用、并滿足應用環(huán)境的數(shù)字多用表。一旦選擇了合適的多用表,你就要按照正常的應用程序去使用它。電子電工協(xié)會為在電力系統(tǒng)下工作制定了新標準。確認你正在使用的表滿足IEC的標準,并且其額定電壓滿足現(xiàn)場應用要求。例如,如果測量480V的電力盤,你的表就要滿足CATIII_600V的標準。這就意味著這塊表的輸入電路被設計為能夠承受在這種應用環(huán)境下的瞬變而不會傷害使用者。選擇標有UL,CSA,CDE,TUV的表,意味著這塊表不僅滿足IEC標準,還經過獨立認證測試,并滿足獨立測試機構的自己標準。
導致數(shù)字多用表損壞的常見原因
1、當探頭還在電流插孔中時,用其去測交流電壓
2、在電阻模式時,去測交流電源
3、承受太高的瞬變
4、超過zui大輸入限制(電壓和電流)
數(shù)字多用表保護電路的種類
1、自動恢復保護。某些表的電路系統(tǒng)當探測到一個過載時,就會保護該表直至這種情況不再存在。過載被去除后,數(shù)字多用表自動返回正常運行狀態(tài)。通常被用來保護電阻功能,避免電壓過載。
2、沒有自動恢復功能。某些表探測到過載后會保護表,但不會自動恢復,直至使用者采取相應措施,如更換電阻,才能恢復使用。
數(shù)字多用表在安全方面的特點
1、保險管電流輸入保護
2、使用高能保險關(600伏或更高)
3、在電阻模式的高壓保護(500伏或更高)
4、電壓瞬變保護(6000伏或更高)
5、安全設計的測試導線,安全手柄等
6、獨立的安全認證
安全清單
l 使用滿足現(xiàn)場應用要求的表
l 使用有電流輸入保險管的表,并在測量電流前檢查保險管
l 測量前檢查測試導線是否有物理損壞
l 用表檢查測試導線的通斷性
l 僅使用有安全手柄和絕緣測試線
l 使用有內凹插座的表
l 測量時選擇合適的功能和量程
l 確認表的運行情況良好
l 遵循產品安全手冊
l 首先斷開紅色測試線
l 不要單獨工作
l 使用在電阻擋有過載保護的表
l 在沒有電流鉗而進行電流測量時,在接入電路前,先斷掉電路電源
l 在高壓和高電流的情況下,要注意使用適當?shù)脑O備,諸如高壓探頭、電流鉗
數(shù)字多用表附件
數(shù)字多用表可以使用許多附件。附件可以擴大數(shù)字多用表的量程,同時使測量工作更簡便。
高壓探頭和高電流探頭將很高的電壓、電流降到數(shù)字多用表可以安全測量的程度。溫度探頭將你的數(shù)字多用表轉變?yōu)榉奖愕臄?shù)字溫度表。高頻探頭可以測量頻率很高的電壓。
此外,可選擇的測試線、探頭、測試夾,可以幫你很容易得將數(shù)字多用表和測試電路連接起來。軟包和硬包不僅可以保護數(shù)字多用表而且很方便你將附件和數(shù)字多用表存放于其中。
術語表
精度(Accuracy)
表示數(shù)字多用表的測量值與實際值之間的差距。用讀數(shù)的百分數(shù)或全量程的百分數(shù)表示。
模擬表(Analog meter):
用模擬指針來顯示測量值的儀器。使用者通過指針在行程中的位置來判別讀數(shù)。
告警器(Annunciator):
用來指示選擇的量程或功能錯誤。
平均響應數(shù)字多用表(Average Responding):
可以的測量正弦波,在測量非正弦波時卻精度不夠。
字(Count):
數(shù)字多用表的zui后一位,常與百分數(shù)一起用來表示數(shù)字多用表的精度。
分流器(Current-shunt): 數(shù)字多用表中有一個用于測量電流的低值電阻。數(shù)字多用表測量其兩端電壓并用歐姆定律來計算電流值。
數(shù)字多用表(DMM): 用數(shù)字形式來顯示測量信號的值。數(shù)字表的特點就是精度、分辨率、可靠性等指標比模擬表高。
非標準正弦波(Non-sinusoidal waveform):
諸如脈沖序列、方波、三角波、鋸齒波、峰波等波形。
分辨率(Resolution):
測量中可以觀察到的zui小變化值。
有效值(RMS):
等效于直流信號的交流信號的量度值。
標準正弦波(Sinusoidal waveform):
以正弦規(guī)律變化沒有失真的信號。
真有效值數(shù)字多用表(True-rms):
可以的測量正弦波和非正弦波的有效值的數(shù)字多用表。
其他特點:
下面的特點和功能可以是你的數(shù)字多用表更加方便。
·報警功能會指示正在測量的量(電壓、電阻等)
·接觸保持功能可以保持顯示,你可以用雙手測量,之后再讀數(shù)
·單鍵操作,方便選擇測量功能
·過載保護,可防止損壞表和電路,并保護操作者
·高能保險管在電流測量和過載時,可以保護使用者和表
·自動量程選擇,可自動選擇量程。手動量程允許你選擇量程
·自動極性顯示,會顯示負的極性,即使接錯測試探頭,也不會損壞表
·電池量低顯示