Что такое цифровой мультиметр

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

Мультиметры прошли долгий путь после изобретения гальванометров - аналоговых приборов со стрелочным индикатором, измерявших напряжение и сопротивление еще в 1820-х годах. Цифровые мультиметры (DMM) начали активно заменять аналоговые модели в 1950-х годах благодаря более высокой точности и дополнительным функциям, таким как автоматический выбор диапазона, регистрация данных и расширенные возможности анализа.

Что такое цифровой мультиметр?

Мультиметр - это измерительный прибор, предназначенный для выполнения различных типов измерений: напряжения переменного (AC) и постоянного (DC) тока, силы тока, сопротивления, температуры, емкости и других электрических параметров.

Современный цифровой мультиметр (DMM) использует цифровые технологии и логические схемы для реализации большого количества функций в компактном корпусе. Благодаря цифровой обработке данных мультиметры способны отображать графики, сохранять результаты измерений, выполнять оцифровку сигналов, поддерживать программирование и обмен данными с внешними устройствами.

Рисунок 1. Слева: аналоговый вольтметр HP 3406A, цифровой вольтметр HP 2401C и цифровой мультиметр Keysight 34470

Как пользоваться цифровым мультиметром

Современные цифровые мультиметры обладают высокой универсальностью и могут выполнять различные типы измерений, отображать графики тенденций и статистические данные. Многие модели поддерживают программирование и взаимодействие с внешними компьютерами для дальнейшей обработки результатов.

Настольные цифровые мультиметры имеют компактные размеры, а портативные модели еще легче и работают от батареек.

Рисунок 2. Упрощенный принцип работы цифрового мультиметра

Блок-схема типового цифрового мультиметра показывает, как входной сигнал напряжения, тока, сопротивления, температуры или другого параметра преобразуется в диапазон работы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). После этого АЦП преобразует измеренный сигнал в цифровой код для отображения на дисплее.

Блок цифрового контроллера реализуется на базе микроконтроллера или микропроцессора, который управляет внутренними функциями прибора и обеспечивает передачу информации на внешние устройства.

Рисунок 3. Схема операций вокруг АЦП цифрового мультиметра

АЦП выполняет многократную выборку сигнала и использует алгоритмы усреднения для повышения точности и разрешающей способности измерений. Это позволяет эффективно подавлять сетевые и внешние помехи.

Производительность цифрового мультиметра напрямую зависит от его способности устранять шумы и обеспечивать максимально точный результат измерений.

Основные измерения цифровым мультиметром

1. Измерение напряжения

Измерение напряжения является одной из самых распространенных функций цифрового мультиметра. Для этого необходимо подключить щупы к двум точкам схемы, между которыми требуется определить разность потенциалов.

Рисунок 4. Измерение напряжения на резисторе

Большинство современных мультиметров автоматически определяют полярность подключения, однако рекомендуется подключать щуп COM к точке с более низким потенциалом.

2. Измерение тока

Для измерения тока мультиметр необходимо включать последовательно в электрическую цепь, чтобы весь измеряемый ток проходил через прибор.

Рисунок 5. Измерение тока последовательно с цепью

Если измеряемый ток превышает возможности мультиметра, применяются внешние шунтирующие резисторы, после чего ток вычисляется по закону Ома.

3. Измерение сопротивления

Цифровые мультиметры поддерживают двухпроводной и четырехпроводной методы измерения сопротивления.

Рисунок 6. Двухпроводной метод измерения сопротивления

При двухпроводном методе сопротивление измерительных проводов вносит дополнительную погрешность в результат измерения.

Для уменьшения влияния сопротивления проводов используется функция компенсации нуля или четырехпроводной метод измерений.

Рисунок 7. Четырехпроводной метод измерения сопротивления

Четырехпроводное измерение позволяет значительно повысить точность за счет исключения влияния сопротивления измерительных проводов.

4. Измерение емкости

Измерение емкости выполняется путем зарядки конденсатора известным током и анализа изменения напряжения во времени во время циклов заряда и разряда.

Рисунок 8. Прямое измерение емкости зонда

Для повышения точности измерения конденсаторов малой емкости рекомендуется использовать функцию «Null» при разомкнутых щупах.

5. Измерение температуры

Современные цифровые мультиметры могут работать с датчиками RTD, терморезисторами и термопарами, обеспечивая измерение температуры в широком диапазоне.

Рисунок 9. Типы датчиков температуры

6. Проверка диодов

В режиме проверки диодов цифровой мультиметр формирует ток около 1 мА и измеряет падение напряжения на полупроводниковом переходе.

Рисунок 10. Измерение прямого падения напряжения на диоде

Типичное падение напряжения на исправном полупроводниковом переходе составляет от 0,3 до 0,8 В.

7. Проверка целостности цепи

Проверка целостности позволяет быстро обнаружить короткие замыкания и обрывы проводников. При малом сопротивлении мультиметр подает звуковой сигнал.

8. Измерение частоты

Многие современные мультиметры поддерживают измерение частоты и периода сигналов. Эта функция широко применяется при диагностике электронных устройств и электродвигателей.

Основные характеристики цифрового мультиметра

Точность

Точность характеризует максимально допустимое отклонение показаний прибора от реального значения измеряемого сигнала.

• ± (% от показания + % от диапазона);
• ± (ppm от показания + ppm от диапазона), где ppm - доля на миллион.

Чувствительность

Чувствительность определяет минимальное значение измеряемого параметра, которое прибор способен обнаружить и корректно отобразить.

Разрешение

Разрешение показывает минимальное изменение сигнала, которое способен различить цифровой мультиметр. Обычно выражается в битах, разрядах дисплея или абсолютных единицах измерения.

купить мультиметр в Украине