Характеристики мультиметров, определяющие его точность

Ссылка на страничку сайта Магазина Gtest(R) с номенклатурой мультиметров, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования - в самом конце этого Раздела

О скорости и точности измерения шести с половиной цифр DMM

Что касается программ измерения шести с половиной цифр цифрового мультиметра, то многие факторы будут влиять на точность измерения цифрового мультиметра. В этой статье будут кратко обсуждаться три основных фактора, а именно скорость, цикл линии электропередачи и температурный коэффициент.

1. Скорость

Скорость измерения и разрешение являются двумя ключевыми для измерения DMM, но эти два фактора взаимно скомпрометированы. Когда нам нужна высокая скорость измерения, мы неизбежно пожертвуем разрешением. При понижении скорости измерения разрешение можно увеличить. Когда скорость измерения низкая, вы можете иметь хорошее разрешение сигнала, а показания более точные. С другой стороны, когда скорость измерения высока, пропускная способность теста может быть улучшена. Но в это время разрешение и точность будут снижаться.

Ниже приведено краткое описание ошибки квантования, произошедшей в процессе АЦП (аналогово-цифрового преобразователя). Ошибка квантования касается ошибки, возникающей при квантовании непрерывных значений в дискретные значения. В цифровой обработке сигнала квантования – это процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой. Процесс квантования уменьшает вертикальное разрешение сигнала и создает ошибки квантования.

Далее, для разработки напряжения LSB (младший значимый бит). Когда поступают непрерывные сигналы напряжения, они будут превращены в дискретные точки после квантования АЦП. Далее мы объясним это с помощью схемы. На рисунке A ниже показано 2-битное цифровое квантование (четыре уровня). Когда входной сигнал превышает 0,75 В и менее 1,25 В, он будет оцениваться как 1,0 В. Другими словами, максимальная погрешность в это время может достигать положительных 0,25 В (завышенная оценка) и отрицательных 0,25 В ( заниженная оценка). В настоящее время LSB составляет 0,5 В. На диаграмме диапазона LSB в нижней части рисунка A можно увидеть диапазон и периодические изменения ошибки квантования.

Рис. А

Далее посмотрим на рисунок B. Используется 3-битное цифровое квантование (восемь уровней), когда входной сигнал превышает 0,875 В и менее 1,125 В, он будет оцениваться как 1,0 В. Иными словами, максимальная погрешность в это время уменьшается до плюс 0,125 В (завышено), и отрицательно 0,125 В (занижено), LSB в это время уменьшается до 0,25 В.

Рис. В

Благодаря демонстрациям на рисунке А и рисунке B мы понимаем, что 2-битное квантование принесет относительно большие ошибки, тогда как 3-битное квантование будет иметь относительно небольшие ошибки. Чем больше число битов квантования, тем меньше относительная погрешность квантования. Например, 8-битное цифровое квантование может достигнуть разрешения 256 уровней, а 12-битное цифровое квантование может достигнуть разрешения 4096 уровней. АЦП счетчика из шести с половиной разрядов использует 22 бита, поэтому он может обеспечить очень высокое разрешение.

В таблице 1 представлены фактические характеристики цифрового мультиметра с двойным измерением GDM-9061 для справки:

В таблице можно заметить, что при постепенном увеличении настройки скорости обновления разрешение цифрового мультиметра будет постепенно уменьшаться с шести с половиной цифр до пяти с половиной цифр и четырех с половиной цифр. Среди них вы можете увидеть, что пять с половиной цифр соответствуют трем скоростям обновления: 400/с, 1,2 тыс./с, 2,4 тыс./с. Хотя 2,4 тыс./с имеет высокую скорость, она будет иметь большую ошибку помех по сравнению с 400/с и 1,2 тыс./с. Поэтому нельзя пренебрегать этим эффектом при выборе скорости обновления. Помехи, вызванные увеличением частоты обновления, в основном связаны с PLC (циклом линии электропитания), который будет объяснен позже.

Таблица 1

Мы можем использовать рисунок C, чтобы увидеть связь между разрешением и скоростью измерения. По вертикальной оси – разрешение, соответственно обозначена шесть с половиной цифр/пять с половиной цифр/четыре с половиной цифры, а по горизонтальной оси – выбор скорости измерения.

Рис.С

Исходя из вышеприведенного, скорость влияет на разрешение, а разрешение влияет на точность. Поэтому выбор скорости измерения следует оценивать в соответствии с измеряемыми элементами, чтобы получить наилучшие и значимые результаты.

2. ПЛК

PLC (Power Line Cycle) означает цикл питания переменного тока, используемый тестовыми и измерительными инструментами (мощность 60 Гц составляет 16,67 мс, 50 Гц - 20 мс). В таблице 2 ниже приведен диапазон настроек NPLC цифрового мультиметра двойного измерения GDM-9061 для справки:

Таблица 2

Когда NPLC установлен на 12, то есть период измерения установлен на 16,6 мс x 12 = 200 мс, что эквивалентно 5 выборкам в секунду.

Когда NPLC установлено на 0,006, то есть период измерения установлен на 16,6 мс x 0,006 = 0,01 мс, что эквивалентно 10 тыс. выборок в секунду.

Когда NPLC больше, эффект подавления шума источника питания переменного тока лучше, а точность выше после суммирования и усреднения сигнала. Однако скорость измерения будет уменьшена.

нше NPLC, тем выше скорость измерения. Этот меньший NPLC уменьшит разрешение сигнала, и при измерении постоянного тока будет больше шумовых помех от питания переменного тока.

В линейке DMM GW Instek GDM-906x и GDM-8261A обеспечивают функцию настройки NPLC. Перейдите по следующим ссылкам, чтобы узнать больше о продукте:

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик мультиметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry