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

Пролог

Источником этой статьи послужила другая статья, которую я написал в рамках своей серии «Доверяй, но проверяй» в журнале Recording Magazine. В этой статье речь идет об измерении напряжения аудиосигнала, и для этого вам понадобится настоящий вольтметр, по крайней мере достаточно длинный, чтобы откалибровать АЦП и выполнить измерения, преобразуя цифровой уровень в напряжение. Однако, учитывая, что большинство читателей Recording — музыканты, у которых есть домашняя звукозаписывающая установка. Они не технологи и не специалисты по техническому обслуживанию, и в наши дни практически неремонтопригодного студийного оборудования вряд ли будут владеть мультиметром. Я не мог с чистой совестью предложить им купить тестовый прибор за 400 долларов, который они могут использовать только один раз, поэтому я поискал несколько менее дорогих альтернатив. Я связался с Circuit Specialists, дистрибьютором электронных инструментов и испытательного оборудования, чтобы узнать, что они могут порекомендовать в отношении цифрового мультиметра (DMM) в диапазоне от 25 до 50 долларов. Они прислали мне три измерителя для оценки, чтобы я мог быть уверен, что они способны делать достаточно точные измерения синусоидальных волн аудиочастот на уровне милливольт. Я подумал, что пока у меня есть измерители, я мог бы сделать небольшой обзор по ним и предоставить некоторую справочную информацию для тех из вас, у кого сейчас нет мультиметра. Я думаю, что у каждого должен быть один, но это только мое мнение.

Что такое мультиметр?

«Мульти» в мультиметре означает, что он измеряет переменное и постоянное напряжение, ток, сопротивление и иногда другие вещи. Существуют как аналоговые, так и цифровые мультиметры, но в целом сегодня цифровые мультиметры менее дороги из-за более низкой стоимости компонентов. Любой цифровой мультиметр может выполнять измерения «мастерского уровня» с разумной точностью, однако некоторые из них лучше других подходят для работы с аудиооборудованием. Некоторые цифровые мультиметры включают измерение частоты, охватывающее весь звуковой диапазон, но когда дело доходит до измерения переменного напряжения, большинство из них неточны на частотах выше примерно 500 Гц. В отличие от цифро-аналоговых преобразователей в вашем аудио интерфейсе, когда дело доходит до измерений переменного тока, универсальные цифровые мультиметры не ожидают увидеть переменное напряжение, отличное от напряжения линии электропередачи или силового трансформатора. Но даже с ограниченной частотной характеристикой вы можете выполнять полезные измерения на аудио оборудовании, иногда с помощью компьютерной системы записи, которая у вас уже есть.

Соответствующие характеристики

Точность и разрешение важны, если вы хотите иметь возможность измерять напряжения, близкие к уровню микрофона, 10 мВ или меньше. Здесь в игру вступают три части спецификации:

• Допуск — выражается в процентах от показани
• Цифровая точность — выражается в виде ± нескольких цифр младшей цифр
• Отсчеты — выражаются в виде наибольшего значения старшей цифры, отображаемой прибором.

Иногда выражается дробными цифрами, например, 3½ цифры.

Допуск прост. Это неопределенность измерения, вызванная практически всем, что связано с производством мультиметра, например, допуском компонентов, точностью преобразования ЦАП и дрейфом с температурой и возрастом.

Цифровая точность является функцией разрешения аналого-цифрового преобразования в приборе. Лучшие из них используют больше бит и лучшую тактовую частоту, но счетчики стоимостью менее 100 долларов обычно имеют неоднозначность ± 2 или 3 цифры, некоторые из которых при выполнении измерений низкого напряжения являются функцией шумового навода через измерительные провода.

Истинные 2,05 вольта могут отображаться как значение где-то между 2,02 и 2,08 вольта. Чтобы еще больше запутать и сбить с толку, иногда (хотя редко бывает в случае 4-разрядного дисплея) разрешение АЦП меньше, чем у дисплея, поэтому наименее значимая цифра или цифры могут вообще не иметь значения.

Кроме того, некоторые мультиметры пропускают одну или две цифры, или даже каждую вторую цифру, из-за того, как двоичный счет переводится в десятичные числа.

Прежде чем объяснять счет и полуцифры, важно понимать диапазон. Все мультиметры, цифровые или аналоговые, внутренне масштабируют входящее напряжение или ток, чтобы уместиться в читаемую шкалу счетчика. Подумайте об аналоговом счетчике, способном измерять до 1000 вольт. 10 милливольт представляют собой 1/100 000 от общей длины шкалы, поэтому вы можете только угадывать фактическое значение по положению указателя счетчика, едва отстоящему от нуля. Но если бы диапазон был масштабирован до 0-100 милливольт, вы могли бы легко считать значение с хорошей точностью.

Аналоговый мультиметр всегда имеет переключатель диапазона для выбора максимального значения в конце шкалы. Цифровые мультиметры также переключают диапазоны, чтобы подогнать измеренное значение к количеству цифр, которые может отображать счетчик, обеспечивая при этом максимальное разрешение для измеренного значения.

Некоторые цифровые мультиметры имеют ручной переключатель диапазонов, в то время как другие имеют автоматический диапазон и автоматически находят наилучший диапазон для выполняемого измерения. В отличие от аналогового измерителя, который ударит своей стрелкой по полной шкале и, возможно, выпустит немного дыма, если вы подадите 120 вольт при переключении на диапазон 3 В, цифровой мультиметр может (за исключением измерений высокого тока) принимать до своего максимального номинального напряжения на входных клеммах, а цифровой мультиметр с ручным диапазоном просто даст вам индикацию превышения диапазона, чтобы вы могли переключить его на подходящий диапазон.

Но вы спросите: «Это цифровое. Разве мы не можем просто добавить больше цифр, чтобы отображать более крупные значения?» Изначально цифровые мультиметры были строго лабораторными приборами, действительно имеющими достаточно цифр на дисплее, чтобы отображать измеренное значение с точностью до двух или трех знаков после запятой без масштабирования или переключения диапазонов. Однако, когда появился спрос на менее дорогой прибор, они придумали хитрый способ использовать на дисплее только четыре цифры, а затем даже не полные четыре цифры. Это приводит к понятию «половины цифры».

Так что же такое «половина цифры»? Это старший разряд дисплея, но в отличие от полной цифры, которая может иметь любое значение от 0 до 9, половина цифры не достигает такого высокого значения. Когда эта концепция была впервые введена, старшая цифра была либо 0 (которая обычно не отображается), либо 1. Когда дисплей достигает 1999 (где бы ни была десятичная точка), следующее большее инкрементное значение отображается не как 2000, а как [0]200, при этом десятичная точка перемещается на одну цифру влево.

Новая батарея 1,5 В может показывать 1,593 вольта, но поставьте последовательно с ней еще одну, и вместо того, чтобы показывать 3,186 В, счетчик с 3½ цифрами покажет 3,19 вольт. В более новых счетчиках эта «половина» цифры может быть 2 или 3 (иногда называемая 3/4 цифрой), может быть такой большой, как 5. Таким образом, счетчик с 5 в качестве старшей цифры может считать от 0 до 5999, прежде чем вернуться к 0600.

Это называется «6000 отсчетов». Статья, которая побудила меня взглянуть на цифровые мультиметры, была предназначена для измерения аналоговых сигналов в аудиооборудовании, что означает, что им необходимо измерять переменное напряжение от пары милливольт до примерно 30 вольт, и больше, если вы также используете его для проверки напряжения сети переменного тока перед подключением части оборудования.

Как правило, самый чувствительный (самый низкий) диапазон цифрового мультиметра выше для переменного тока, чем для постоянного тока, поэтому на это следует обратить внимание, когда вам нужно измерить небольшое переменное напряжение. И пока я говорю об этом, я добавлю, что производители никогда не предполагали, что их универсальные цифровые мультиметры будут использоваться в качестве измерителей уровня звука — они предполагают, что измерения переменного тока будут на частоте сети питания — 60 Гц, 50 Гц, может быть, 400 Гц на старом самолете. Хотя некоторые цифровые мультиметры предлагают измерение частоты до сотен кГц, они не будут точно измерять переменное напряжение на частоте выше примерно 400 Гц.

Вот где начинается обзорная часть

Для оценки используются следующие три измерителя:

Owon B35 ≈ $50 Mastech MS8264 ≈ $25

Circuit Specialists CSI2010 ≈ $25 (это фирменный бренд Circuit Specialists)

Owon автоматически выбирает диапазон, два других переключают диапазон вместе с функцией. Все они примерно одинакового размера и веса и удобны для использования в руке. У всех есть прорезиненный «бампер», окружающий их пластиковый корпус, и у всех есть складная подставка, откидывающаяся сзади, чтобы они могли стоять на верстаке под удобным углом обзора. Хотя это и не является частью этого обзора, я использовал два своих собственных цифровых мультиметра для сравнения, Fluke 77 и обычный дешевый мультиметр со значком Craftsman для сравнения.

Fluke — это электронный цифровой мультиметр с автоматическим диапазоном для технического обслуживания, который у меня уже 30 лет, и он хорош и точен, как новый, но сегодня стоит около 400 долларов.

Craftsman в настоящее время стоит 10 долларов в Sears (иногда его можно купить бесплатно в Harbor Freight при любой покупке) — я ношу его в своем чемодане для инструментов, когда отправляюсь на удаленную запись или концерт с живым звуком, чтобы не плакать, если он потеряется или сломается.

На этой фотографии все измерители подключены к одному источнику питания и, как и должно быть, все показывают одинаково в пределах своего разрешения. Обратите внимание, что у Owon на одну цифру после запятой больше, чем у других. Это потому, что у него больше «половина цифры», чем у остальных.

Обычно, когда я делаю обзор аудиооборудования (что я обычно и делаю), я начинаю просматривать его спецификацию, смотрю, насколько близко устройство в реальном использовании соответствует опубликованным характеристикам, и заполняю пробелы, где что-то должно было быть указано, но не было, и уточняю не полностью указанные характеристики. Я не могу сделать многого из этого здесь, потому что у меня нет лабораторных стандартов, по которым я мог бы проверить абсолютную точность.

Однако я могу сказать, что все три измерителя, которые у меня есть для оценки, уложились в указанные ими допуски по сравнению с моим надежным Fluke 77. Поэтому, когда дело доходит до напряжения, тока и сопротивления, все они достаточно хороши для устранения неполадок, проверки и изучения вашего оборудования, хотя я бы не сертифицировал устройство на основе точности их измерений. Большая часть того, о чем я буду говорить, — это простота использования, то, что они могут измерять помимо базового напряжения, тока и сопротивления, и общий внешний вид и ощущения. 

Продолжение следует (см. Часть 2) 

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