Базовые критерии, если вы сподобились на покупку лабораторного мультиметра

Ссылка на страницу Магазина Gtest® с номенклатурой мультиметров, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования приведены в конце этого раздела.

10 вещей, которые стоит знать о цифровых мультиметрах

Введение

Цифровой мультиметр (DMM) — один из наиболее часто используемых инструментов на рабочем месте инженера, электронщика или электротехника. Им пользуются почти каждый день: от быстрого измерения напряжения до длительной регистрации температуры или анализа параметров электрической цепи.

Мультиметр — настоящая рабочая «лошадка» любого инженерного стенда. Мы постоянно рассчитываем на его точность, стабильность и готовность к работе, но часто уделяем недостаточно внимания тому, как именно он работает и какие возможности имеет.

От разработки концепции и отладки прототипа до тестирования готового электротехнического изделия цифровой мультиметр сопровождает инженера почти на всех этапах работы.

В этой статье рассмотрим текущие и потенциальные возможности цифрового мультиметра, а также десять важных вещей, которые стоит знать об этих приборах. Материал будет полезен как тем, кто выбирает новый мультиметр, так и тем, кто хочет лучше использовать прибор, который уже находится на рабочем столе.

Глава 1. Типы мультиметров: настольные и портативные

В этой статье основное внимание уделено настольным цифровым мультиметрам. Портативные мультиметры отдельно рассматриваться не будут, хотя многие понятия, описанные ниже, также применимы и к ручным приборам.

В целом настольные цифровые мультиметры имеют более высокую точность, лучшее разрешение, расширенные возможности программирования, поддержку автоматизированного тестирования и функции 4-проводных измерений. Портативные мультиметры обычно проще, компактнее и удобнее для выездной работы.

Многие техники и электрики используют именно портативные мультиметры из-за их компактности. В то же время инженеры, разработчики и специалисты лабораторий чаще предпочитают настольные модели благодаря их точности и более широким измерительным возможностям.

Некоторые портативные мультиметры поддерживают Bluetooth® и мобильные приложения. Настольные цифровые мультиметры обычно имеют проводные интерфейсы: LAN, USB или GPIB. Это позволяет выполнять автоматизированное тестирование, интегрировать несколько приборов в один испытательный стенд и управлять мультиметром с помощью программного обеспечения.

Если для вас важны автоматизированные измерения, удалённое программирование и стабильная работа в лаборатории, настольный цифровой мультиметр, скорее всего, будет лучшим выбором.

Глава 2. Разрядность, точность и разрешение

Чтобы понять характеристики цифрового мультиметра, стоит начать с распространённого вопроса: что означает «половина разряда»? Это одна из первых характеристик, на которую обращают внимание при выборе DMM.

В мультиметре на 3½ разряда «половина разряда» является старшим разрядом, который может принимать только значения 0 или 1. Поэтому такой прибор может показывать значения примерно до 1999 отсчётов.

Разрядность	Максимальное показание	Количество отсчётов
3½ разряда	±1999	2 000
4½ разряда	±19999	20 000
5½ разряда	±199999	200 000
6½ разряда	±1999999	2 000 000

Количество разрядов напрямую связано с количеством отсчётов и разрешением мультиметра. При этом разрядность не является прямым показателем точности. Это распространённая ошибка: большое количество отсчётов означает лучшую детализацию показаний, но не гарантирует высокую точность без соответствующего метрологического качества прибора.

Глава 3. Визуализация данных

Один из важных факторов при выборе цифрового мультиметра — то, как он отображает данные. Большинство DMM имеют обычный цифровой дисплей, но современные модели могут также показывать графики трендов, гистограммы и другие формы визуализации.

На загруженном рабочем столе или в лаборатории важно, чтобы показания мультиметра были чёткими, удобными для чтения и понятными без дополнительных действий. Это особенно полезно при длительных измерениях или контроле изменения параметра во времени.

Глава 4. Вторичные измерения

Традиционно цифровые мультиметры были приборами для измерения одного параметра за раз. Однако в некоторых задачах инженеру нужно одновременно контролировать несколько характеристик сигнала.

Современные настольные мультиметры могут выполнять вторичные измерения. Например, при измерении температуры с помощью термистора может быть полезно одновременно контролировать сопротивление датчика, чтобы убедиться, что оно находится в допустимом диапазоне.

Другой пример — измерение зашумлённого сигнала, когда инженеру нужно одновременно видеть постоянную и переменную составляющие одного и того же сигнала.

Глава 5. Простые измерения мощности постоянного тока

Многие применения требуют измерения мощности. Цифровой мультиметр традиционно является одним из наиболее удобных инструментов для таких задач, особенно если на рабочем месте нет отдельного измерителя мощности.

Хотя мультиметр может измерять и напряжение, и ток, его внутренняя схема не всегда позволяет измерять оба параметра одновременно. Тем не менее существуют практические способы получить полезные результаты.

Один из методов — использование математической функции. Если напряжение в цепи остаётся достаточно стабильным, мультиметр можно запрограммировать на умножение известного значения напряжения на измеренное значение тока. Так как мощность равна произведению напряжения и тока, прибор может показывать результат в ваттах.

Другой метод — одновременное измерение напряжения и тока с помощью дополнительных измерительных входов или схемы с последовательным резистором. Это имеет определённые ограничения, но для базовых измерений мощности такая функция может быть очень удобной.

Глава 6. Измерение малых и динамических токов

При выборе цифрового мультиметра важно учитывать диапазон токов, которые нужно измерять. Измерение тока полупроводниковых устройств часто требует значительно более высокой точности, чем обычные электротехнические задачи.

Многие 6,5-разрядные мультиметры имеют нижний диапазон тока около 1 мА. При измерении малых токов проблемой может стать напряжение нагрузки. Это напряжение, возникающее на шунтирующем резисторе, включённом последовательно в цепь.

Напряжение нагрузки особенно важно при работе с чувствительными компонентами. В некоторых случаях его можно частично компенсировать, установив немного более высокое напряжение источника питания. Современные высокоточные мультиметры имеют лучшую архитектуру для измерения малых токов и более низкое напряжение нагрузки.

Глава 7. Измерение сложных сигналов переменного тока

Когда речь идёт о переменном напряжении, часто представляют идеальную синусоиду. В реальном мире сигналы переменного тока редко бывают идеальными: они имеют разные формы, искажения, импульсы и переходные процессы.

Если нужно определить среднеквадратичное значение или частоту сигнала за определённый промежуток времени, важно понимать характеристики измерения AC. Одним из ключевых параметров является пик-фактор.

Пик-фактор — это отношение пикового значения сигнала к его среднеквадратичному значению. Он показывает, насколько большими могут быть пики сигнала по сравнению с его эффективным значением.

Если мультиметр имеет пик-фактор 10, он может корректно измерять сигнал, пиковое значение которого в десять раз превышает номинальное среднеквадратичное значение диапазона. Это особенно важно для импульсных сигналов, где после активного периода может быть длительная пауза.

Глава 8. Температурные вариации и автокалибровка

В технических характеристиках цифрового мультиметра обычно приведены показатели точности на 90 дней и на 1 год. Точность часто указывается в виде ±(процент показания + процент диапазона) для конкретного типа измерения.

Если температура среды, в которой работает мультиметр, отличается от температуры калибровки, нужно учитывать дополнительную погрешность температурного дрейфа. Например, прибор может быть откалиброван при 22 °C, но работать внутри тестовой стойки при 40 °C.

Некоторые высокопроизводительные цифровые мультиметры имеют функцию автоматической калибровки ACAL. Она помогает компенсировать температурный дрейф и внутренние погрешности прибора. Если мультиметр работает в среде с нестабильной температурой, наличие ACAL может быть существенным преимуществом.

Глава 9. Синхронизация и запуск по событию

Функция запуска по событию может значительно повысить производительность измерений. Она позволяет начинать сбор данных не после фиксированной задержки, а после обнаружения определённого события или триггерного сигнала.

Источниками запуска могут быть внешние триггеры через BNC или шину, триггеры по уровню, пересечение сигналом заданного порога, а также положительный или отрицательный фронт сигнала.

После обнаружения триггера современные мультиметры могут выполнять измерения с заданной задержкой и захватывать несколько периодов выборки. Результаты могут передаваться через интерфейс или отображаться в виде тренда.

Эта функция особенно важна для современных устройств с батарейным питанием, импульсными режимами работы и переходами между режимом ожидания и активным режимом.

Глава 10. Измерения по 4-проводной схеме

4-проводное измерение позволяет повысить точность при работе с малыми сопротивлениями или чувствительными устройствами. В обычных измерительных проводах есть собственное сопротивление, которое вызывает падение напряжения и создаёт погрешность.

4-проводная схема устраняет эту проблему: отдельные провода подают измерительный ток, а отдельные сенсорные провода измеряют напряжение непосредственно на тестируемом устройстве. Благодаря этому падение напряжения на проводах практически не влияет на результат.

Большинство высококлассных настольных цифровых мультиметров поддерживают точные 4-проводные измерения. Портативные мультиметры чаще работают только по двухпроводной схеме. Если ваша задача требует высокой точности, стоит выбирать мультиметр с поддержкой 4-проводного режима.

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