數(shù)字電壓表對(duì)繁多的電量測(cè)試具有精度高,測(cè)量速度快,自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),在科研生產(chǎn)的電量測(cè)試中得到了廣泛的應(yīng)用，
淺談數(shù)字電壓表的使用及穩(wěn)定性提高
。只有正確使用數(shù)字電壓表,才能保證其應(yīng)有的精度。一、數(shù)字電壓表的誤差公式
數(shù)字電壓表(DVM)通常用絕對(duì)誤差△來表示,常見的有下列三種表示方式:
△=士a%Ux士日%Um(l)
△=士a%Ux士n字(2)
△=士a%Ux士p%Um士n字(3)
其中,a為誤差的相對(duì)項(xiàng)系數(shù),盡為誤差的固定項(xiàng)系數(shù),Um為滿度值,Ux為讀數(shù)值。由以上三種表達(dá)方式可見,DVM的誤差主要由兩部分組成:一部分與被測(cè)量值Ux大小有關(guān)的項(xiàng),即a項(xiàng)誤差,它包括DVM標(biāo)準(zhǔn)源電壓的誤差,輸入放大器誤差,衰減器誤差,刻度系數(shù)誤差,非線性誤差等。另一部分是與Ux無關(guān)的項(xiàng),即p項(xiàng)誤差(包括n個(gè)字),它是由DVM的量子化誤差;零點(diǎn)漂移;噪聲干擾等因素引起的。一般稱第一項(xiàng)為讀數(shù)誤差,第二項(xiàng)(也包括第三項(xiàng))為固定項(xiàng)誤差或滿度誤差。滿度誤差日%Um和固定項(xiàng)誤差n個(gè)字實(shí)值是一樣的,它們都是表示與被測(cè)電壓大小無關(guān)的固定誤差,二者可直接相互換算。
二、數(shù)字電壓表的正確使用
使用數(shù)字電壓表的一般原則,首先要檢查供電電源的接線板,火線,中線和地線接線是否正確,可靠。電壓值,頻率應(yīng)與數(shù)字電壓表要求的供電電壓值,頻率一致。數(shù)字電壓表使用環(huán)境要清潔,遠(yuǎn)離強(qiáng)電,磁場(chǎng)。做不到的單位,應(yīng)定期打開蓋板進(jìn)行清除灰塵的污染。南方潮濕地區(qū)獷應(yīng)經(jīng)常給儀器通電和使用。電壓表要求連續(xù)通電,不能頻繁開、斷電源。使用時(shí)電壓表的量程選擇首先應(yīng)放置在自動(dòng)量程,避免過高的電壓輸人將電壓表損壞。
1、正確使用數(shù)字電壓竇才能保證測(cè)量精度
根據(jù)數(shù)字電壓表的技術(shù)條件,其誤差極限用絕對(duì)誤差△表示:
△=士(a%Ux b寫Uln)(1)
其中:a一誤差的相對(duì)項(xiàng)系數(shù)。
b一誤差的固定項(xiàng)系數(shù)。
Ux一顯示值。
Um一量程滿刻度值。
用相對(duì)誤差可表示為:r=士(a腸 b%um/Ux)(2)a,b和Um為技術(shù)說明書中給定值。計(jì)量部門檢定過的數(shù)字電壓表,都將被檢數(shù)字電壓表的誤差校準(zhǔn)到24小時(shí)的誤差極限范圍之內(nèi),使用單位在一年時(shí)間之內(nèi)使用該表,其測(cè)量精度都可以保證在1年的誤差極限指標(biāo)之內(nèi)。測(cè)量值的誤差將在圖一表示的誤差帶之內(nèi)。使用者必須注意,數(shù)字電壓表是多量程表,測(cè)量時(shí)都是使用在選定量程的滿度和十分之一滿度之間,由公式(2)可得出不同的顯示值將有不同的精度。
2、數(shù)字電壓表零電流,輸入電阻及串,共模干擾抑制比測(cè)量準(zhǔn)確度的影響
經(jīng)過檢定的數(shù)字電壓表在檢定合格證書上都給定了零電流I,輸人電阻Ri和串,共模干擾抑制比的數(shù)值。在使用時(shí),被測(cè)信號(hào)源應(yīng)滿足上述各量的要求,才能保證其測(cè)量值的準(zhǔn)確可靠。
3、帶微處理機(jī)數(shù)字電壓表的一般程序功能及其操作方法
在科研和生產(chǎn)的許多場(chǎng)合,經(jīng)常需要數(shù)字電壓表直接顯示出被測(cè)物理量,這就需要對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，
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《淺談數(shù)字電壓表的使用及穩(wěn)定性提高》(http://m.clearvueentertainment.com)。帶微處理機(jī)的數(shù)字電壓表就具有這種功能,因此又被稱為智能儀表。微處理機(jī)數(shù)字電壓表一般配備了各種各樣的功能,包括程序控制,時(shí)鐘控制。三、提高數(shù)字電壓表穩(wěn)定性的方法
1、盡量采用獨(dú)立電源供電
如果數(shù)字式電壓表的電源由設(shè)備(儀表)的公共電源供電,那么任何導(dǎo)致電源波動(dòng)的因素都會(huì)對(duì)數(shù)字表的指示產(chǎn)生影響。如當(dāng)供電電壓由 5 V變到 4.8 V,待測(cè)電壓為150 mV(近滿量程)時(shí),電表指示可相差6個(gè)字。這在多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合是不能滿足需要的。對(duì)于小體積的簡(jiǎn)易型數(shù)字表,采用獨(dú)立電源是不經(jīng)濟(jì)的。為降低成本,常用一個(gè)三端集成穩(wěn)壓塊7805給儀表供電,這時(shí)就要考慮7805內(nèi)阻給電路造成的影響。解決這一問題主要措施是增加電源容量,適當(dāng)提高變壓器次級(jí)電壓。減少外電路電流波動(dòng)(如將功率放大器由乙類改為甲類)也有一定效果。
2、減少電源的紋波電壓
生產(chǎn)廠家給出的數(shù)字表的精度和分辨率是在供電電壓紋波很小(小于1 mV)的條件下得到的。一般的三位半數(shù)字表多由7805穩(wěn)壓塊供電,在負(fù)載較輕(500 mA以下),紋波電壓可控制在3 mV以內(nèi),對(duì)指示影響不大。但當(dāng)整機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)負(fù)載加重的情況時(shí),7805的1,3腳電壓會(huì)小于2.7 V,此時(shí)紋波電壓也會(huì)急劇增大,達(dá)到幾百毫伏。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)饋電電壓為5 V,紋波電壓大于200 mV,輸入為150 mV時(shí),LED指示變動(dòng)可達(dá)±3個(gè)字。為減少7805的輸出紋波,可用大電解電容并在輸出端,為防止擊穿7805,要采用反壓保護(hù)電路。
3、減少串模干擾
7107三位半數(shù)字表所測(cè)量的電壓是直流,在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地會(huì)串入交流干擾。由于數(shù)字電壓表的輸入阻抗很高,很易撿拾干擾電壓,從而使輸出指示呈現(xiàn)大幅度跳動(dòng)。在干擾較強(qiáng)的場(chǎng)合,例如在高功率同步電機(jī)附近, 10 m長(zhǎng)的雙絞輸入線所受到的干擾就足以使輸出指示混亂到無法判讀的程度。實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)輸入端混入交流干擾200 mV時(shí),就會(huì)使輸出指示變動(dòng)4個(gè)字。為避免交流干擾,必須將輸入端進(jìn)行屏蔽。必要時(shí)可加裝50 Hz陷波電路。
4、采用晶振穩(wěn)頻
為了使三位半數(shù)字表的輸出穩(wěn)定,可利用石英晶體穩(wěn)定時(shí)鐘頻率。如手冊(cè)上所指出的頻率為40 kHz,對(duì)于抑制50 Hz干擾有利。但40 kHz的晶體不易購得,我們采用了電子手表的石英晶體(約32 kHz)也取得了較好的效果。
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