數(shù)字萬用表是目前最常用的一種數(shù)字儀表。其主要特點是準(zhǔn)確度高、分辨率強(qiáng)、測試功能完善、測量速度快、顯示直觀、過濾能力強(qiáng)、耗電省,便于攜帶。進(jìn)入 90 年代以來,數(shù)字萬用表在我國獲得迅速普及與廣泛使用,已成為現(xiàn)代電子測量與維修工作的必備儀表,并正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬式(即指針式)萬用表。
數(shù)字萬用表亦稱為數(shù)字多用表(DMM),其種類繁多,型號各異。每個電子工作者都希望有一塊較理想的數(shù)字萬用表。選擇數(shù)字萬用表的原則很多,有時甚至?xí)蛉硕悺5珜τ谑殖质剑ㄐ湔涫剑?shù)字萬用表而言,大致應(yīng)具備以下特點:顯示清晰,準(zhǔn)確度高,分辨力強(qiáng),測試范圍寬,測試功能齊全,抗干擾能力強(qiáng),保護(hù)電路比較完善,外形美觀、大方、操作簡便、靈活、可靠性好,功耗較低,便于攜帶、價格適中等等。
數(shù)字萬用表的主要指標(biāo)、顯示位數(shù)及顯示特點
數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為3 1/2位~8 1/2位。判定數(shù)字儀表的顯示位數(shù)有兩條原則:其一是,能顯示從0-9中所有數(shù)字的位數(shù)是整位數(shù);其二是,分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子,用滿量程時計數(shù)值為2000 ,這表明該儀表有3個整數(shù)位,而分?jǐn)?shù)位的分子是1,分母是2,故稱之為3 1/2位,讀作“三位半”,其最高位只能顯示 0 或1(0 通常不顯示)。3 2/3位(讀作“三又三分之二位”)數(shù)字萬用表的最高位只能顯示0~2的數(shù)字,故最大顯示值為±2999。在同樣情況下,它要比3 1/2位的數(shù)字萬用表的量限高50%,尤其在測量380V 的交流電壓是很有價值。
普及型數(shù)字萬用表一般屬于3 1/2位顯示的手持式萬用表,4 1/2,5 1/2位(6位以下)數(shù)字萬用表分為手持式、臺式兩種。6 1/2位以上大多屬于臺式數(shù)字萬用表。
數(shù)字萬用表采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù),顯示清晰直觀、讀書準(zhǔn)確。它既能保證了讀數(shù)的客觀性,又符合人們的讀數(shù)習(xí)慣,能夠縮短讀數(shù)或記錄時間。這些優(yōu)點是傳統(tǒng)的模擬式(即指針式)萬用表所不具備的。
準(zhǔn)確度(精度)
數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度是測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它表示測量值與真值的一致程度,也反映測量誤差的大小。一般講準(zhǔn)確度愈高,測量誤差就愈小,反之亦然。
數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于模擬指針萬用表。萬用表的準(zhǔn)確度是一個很重要的指標(biāo),它反映萬用表的質(zhì)量和工藝能力,準(zhǔn)確度差的萬用表很難表達(dá)出真實的值,容易引起測量上的誤判。
分辨力(分辨率)
數(shù)字萬用表在最低電壓量程上末位1個字所對應(yīng)的電壓值,稱作分辨力,它反映出儀表靈敏度的高低。數(shù)字?jǐn)?shù)字儀表的分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。不同位數(shù)的數(shù)字萬用表所能達(dá)到的最高分辨力指標(biāo)不同。
數(shù)字萬用表的分辨力指標(biāo)亦可用分辨率來顯示。分辨率是指儀表能顯示的最小數(shù)字(零除外)與最大數(shù)字的百分比。
需要指出,分辨率與準(zhǔn)確度屬于兩個不同的概念。前者表征儀表的“靈敏性”,即對微小電壓的“識別”能力;后者反映測量的“準(zhǔn)確性”,即測量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然的聯(lián)系,因此不能混為一談,更不得將分辨力(或分辨率)誤以為是類似于準(zhǔn)確度則取決于儀表內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器、功能轉(zhuǎn)換器得綜合誤差以及量化誤差。從測量角度看,分辨力是“虛”指標(biāo)(與測量誤差無關(guān)),準(zhǔn)確度才是“實”指標(biāo)(它決定測量誤差得大?。?。因此,任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力得方案是不可取得。
測量范圍
在多功能數(shù)字萬用表中,不同功能均有其對應(yīng)得可以測量得最大值和最小值。
測量速率
數(shù)字萬用表每秒鐘對被測電量的測量次數(shù)叫測量速率,其單位是“次/s”。它主要取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。有的手持式數(shù)字萬用表用測量周期來表示測量的快慢。完成一次測量過程所需要的時間叫測量周期。
測量速率與準(zhǔn)確度指標(biāo)存在著矛盾,通常是準(zhǔn)確度愈高,測量速率愈低,二者難以兼顧。解決這一矛盾可在同一塊萬用表設(shè)置不同的顯示位數(shù)或設(shè)置測量速度轉(zhuǎn)換開關(guān):增設(shè)快速測量檔,該檔用于測量速率較快的 A/D 轉(zhuǎn)換器;通過降低顯示位數(shù)來大幅度提高測量速率,此法應(yīng)用的比較普通,可滿足不同用戶對測量速率的需要。
輸入阻抗
測量電壓時,儀表應(yīng)具有很高的輸入阻抗,這樣在測量過程中從被測電路中吸取的電流極少,不會影響被測電路或信號源的工作狀態(tài),能夠減少測量誤差。
測量電流時,儀表應(yīng)該具有很低的輸入阻抗,這樣接入被測電路后,可盡量減小儀表對被測電路的影響,但是在使用萬用表電流檔時,由于輸入阻抗較小,所以較容易燒壞儀表,請用戶在使用時注意。