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基准爱好者必备仪器 Essential Instruments for Volt-Nuts

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发表于 2009-4-29 18:51:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
基准爱好者不是理论派,必须有必要的设施设备,而且很多、很杂。
这些设备,大部分都属于“高、精、尖”的,因此,价格不菲。
好在现在有不少退役的、淘汰的、二手的,可以以原价几分之一甚至更低的价格淘到。同时,我们也可以DIY。
这里罗列了一些设备仪器,供选机和DIY做参考。另外希望大家补充,我将随时更新。
这些设备,基本上是排名越靠前的就用的越广泛,大体上1到4项是必须的,5以后是可选的。

下面几张照片里面的仪器,都是个人的,照片是在家里拍的,不是在单位。

搬家前的

搬家前的


搬家中

搬家中


IMG_8500-pubs.jpg   

本照片即为2009年5月《无线电》杂志上所刊登的那幅

本照片即为2009年5月《无线电》杂志上所刊登的那幅


两个备用机柜

两个备用机柜
 楼主| 发表于 2009-4-29 18:51:48 | 显示全部楼层
1、高位表
作用为普通测试、直接测试、对比测试、转移测试、零点测试之用

对表的要求是:
分辨高,比如6位半可以至少分辨到1ppm、一般能到0.1uV,8位半能分辨到0.01ppm、0.01uV。
长期稳定性好,比如6位半能在30ppm/a附近,8位半在3到8ppm/a之间。
短稳、噪音、重复、转移特性好,比如6位半在2ppm附近,7位半大约0.5ppm,8位半能有0.1ppm左右
线性好,指标与上述短稳指标类似。

高位表的优势之一,是重复性很好,短时间内末位变化不多,可以通过平均的方法、加长测试周期的办法进一步加强。
高位表的优势之二,是分辨比较高,少许变化就能观察出来。
高位表的优势之三,是线性比较好,比如测试10若读10.0010V,那么测试7V就能显示比较精确的7.0007V,这样,很适合比例测试,即比较两个基准的相互大小。
高位表的劣势,是长期稳定性不太好。即便是8位半,也不如基准。因此,高位表还代替不了基准。

基准爱好者可以认为入门级的为6位半,比如可以选择34401A、3456A、8505A
最好为7位半或8位半,比如Advantest的R6781T、Datron 1081/1271/1281、3458A和R6581T、Fluke 8508A

以下为本论坛的几个高位表的介绍:
6位半万用表大比拼 http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=109
我的Advantest R6871E-DC 7位半 http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=253
Advantest R6871E-DC 校准简介 http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=265
爱得万八位半万用表Advantest R6581T http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=212
DATRON 1081赏析 http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=267
世界首款8.5位万用表Solartron 7081  http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=285
维修HP3455A万用表 http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=164
德国GMC MetraHit 30M 手持6位半 http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=181
双基准校准HP3458A八位半万用表 http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=67


3458A

3458A

R6581T

R6581T

R6871E-DC

R6871E-DC

34401A

34401A


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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:51:59 | 显示全部楼层
2、电压基准
用途:保存自己的电压基准,可以用来传递或被传递,或者作为校准、对比万用表用。
有了高位表再有基准是不矛盾的,高位表是不能替代基准的,电压基准是电压发生器,而高位表是电压测量。
即便从稳定性角度看,基准的年稳一般远好于高位表。

常见规格:10V
其它规格:7V、1V、1.018V
其中,7V一般是原始基准(不一定正好是7V),稳定性比10V要更好一些,但用起来不如10V方便。
1V或1.018V主要是兼容老基准,
对电压基准的要求是,稳定性好、温度系数低、噪音低、短稳好、输出内阻小,另外,最好是可以微调的,调节到很接近10V。
商品的电压基准有不少,比如Fluke 731B/732A/732B/7000,Datron 4910/4911,但这些基准价格高、数量少,很难淘到。但10V基准的确是最重要而且最诱人的,所以大部分爱好这选择了DIY,并已经取得了很好的结果。

剑桥某名人很久前就说过,严肃的基准应该有1ppm每年的稳定性。他这句话不要紧,几十年来多少人为了这个目标而努力,但能接近此目标的都屈指可数。

上:Fluke 734A(4个732B)。下:Fluke 732A、Datron 4910

上:Fluke 734A(4个732B)。下:Fluke 732A、Datron 4910
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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:52:11 | 显示全部楼层
3、标准电阻
用途是保存自己的电阻基准,可以用来传递或被传递,或者作为校准万用表用。另外,四线小电阻常用做测试电流,比万用表本身的电流档来得准确
常见规格:10k
其他规格:1k、100k、100欧、1M、1欧等

对标准电阻的要求是:稳定性好、温度系数低、接线最好是低热接线柱。

商品标准电阻很多,但面向专业部分产量少,价格很贵,而且性能并不一定好,这样给DIY留下很大空间。
事实上,标准电阻的阻值非常宽,<1欧的经常被作为电流测试,而>1M的高阻基准长被作为高压、弱电流测试用。

有关标准电阻的介绍,可以参考这里:http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=142

以下这些标准电阻,均为小阻值的(不大于1欧),因此主要作用之一是测试电流用。当然,末排的三个Thomas 1欧是可以作为电阻基准用的。
DSCN6820s.jpg

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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:52:25 | 显示全部楼层
4、校准仪
校准仪一般是用来校准万用表的。由于万用表的测量功能多、档位宽,因此,校准仪也应具备很宽的功能和范围,一般可分为:
1、直流电压校准,可以从微伏起一直到1000V,任意输出。常见的有Fluke335A/D,5440A/B
2、电阻校准,可以从亚欧起一直到100M,任意输出,属于模拟电阻。也可以是离散的,比如1欧、10欧、100欧等这样的实物电阻式。
3、直流电流校准,可以从很小的电流连续可调到数安V,任意输出,也有弱电流的
4、交流电压和交流电流,类似。
5、综合校准仪,以上数种功能结合到一起,这样的校准仪,体积都比较大,价格也自然很贵。常见的有Fluke的5700/5720/5520/5100,也可以在二手市场上发现Datron 4000/4700/4800,或者Wavetek 9000。

这样的校准仪,其年准确度不是很高,比如5720的10V也就是3.5ppm,与一些8位半表类似,适合校准6位半和7位半万用表。另一方面,可以作为电压发生器、电阻发生器,配合分压器、基准等,进行高精度测试和校准。

Fluke 5520A,综合

Fluke 5520A,综合

Fluke5100A,早期,综合

Fluke5100A,早期,综合

Fluke5700A,现代,综合(前后面板)

Fluke5700A,现代,综合(前后面板)

Wavetek,综合,性能最好的校准仪之一

Wavetek,综合,性能最好的校准仪之一

2个Fluke 5450A,仅直流电阻

2个Fluke 5450A,仅直流电阻

Fluke 5440B,仅直流电压,可编程

Fluke 5440B,仅直流电压,可编程
  

Fluke335D,仅直流电压

Fluke335D,仅直流电压

0335di.jpg
02.JPG
refa.jpg
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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:52:34 | 显示全部楼层
5、分压器、高压精密可调电源、检零计
分压器和高压电源,配合10V电压基准和检零计,可以产生ppm级别的精确电压,可以用来校准8位半表等用途。
常见的分压器有Fluke 720A、Fluke 752A,前者可以产生任意精确电压,也可以到1000V,但最好是低压。后者通过10V只能产生10进制的0.01V、0.1V、1V、100V、1000V,精度比前者高,但最好用的还是100V和1000V。
高压精密可调电源一般用校准仪(比如5520、335D、5440B)替代。
有关分压器的详细介绍,参考这里:http://bbs.38hot.net/forum.php?mod=viewthread&tid=137
从上到下、自左向右(点击看大图):
Fluke 720A KVD分压器
Fluke 845AR检零计
三个SR1010 Hamon传递标准和一个用SR1010改制的Warshawsky专用桥
2个早期DIY 10k和三个eis SR1标准电阻
Advantest R6581T 8位半万用表
Fluke 335D 电压校准源
Fluke 752A参考分压器和Advantest R6143 精密电压电流源
2个Fluke 752A参考分压器
IMG_8499sp.jpg


有关检零计,英文叫Null detector,内部有电子放大电路,因此输入电阻比较高。
例如Fluke 845A,在国外用的很多,灵敏度很高,有1uV满度档,然后是3uV、10uV等等一直到1000V。
1uV档下,输入阻抗为1M,那就是满度1pA了,很厉害,特点是对外电路影响小。
item_image.jpg

Keithey也有一款比较有名的155,与Fluke845很类似:
   155s.jpg


HP很早很早就有了419A,只比845A少了一个1uV档:
419A-HES2176.jpg

PPM公司不太有名,但也有一款类似845/155的AVM-100,功能和性能类似:
AVM-100.jpg

不仅如此,PPM公司后来开发了一款顶峰造极的产品AVM-2000, 具有0.1uV满度档、更高的可调输入阻抗(1M、10M、100M、1G可选),超强的隔离等,而且具有数字显示。
AVM2000s.jpg


注意不要与以前的那种很老的“检流计”混为一谈。检流计英文叫galvanometer,是机械的,结构一般是悬丝+光电,输入电阻比较低,比如国产的AC15系列。其中AC15/1是最灵敏的,分度是3E-10,也就是300pA。输入电阻在系列里是最大的,也只有不到1.5k,当然分度电压也就0.2uV还是比较厉害的。

国内目前的“检流计”,也都是带电子放大的,例如常见的AZ19,最灵敏的档为30uV,3节1号电池供电,耗电很小不到2mA。但仍然没有摆脱输入电阻低的问题,输入阻抗才20k,最灵敏满度30uV,分度0.5uV,因此电流分度就是25nA,很差劲的,因此叫检流计就不太合适。
AZ19.jpg


现在的AZ24,最灵敏档提高了10倍达到了3uV满度,分度0.05uV,好了不少:
AZ24.jpg
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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:52:45 | 显示全部楼层
6、Hamon(哈蒙)过渡/转移/传递电阻标准
哈蒙电阻是10到12个阻值一样、永久串联在一起的电阻标准,每个电阻都可以4线法直接测试,也可以组合测试,更主要的是,可以通过并联选件直接成为标称值的1/10,进行精确的100:1的传递,也可以接成串并联实现精确的10:1的电阻传递。
最好的哈蒙电阻是高联的9350,具备0.05ppm的传递精度,奇贵无比:
Guild_9350_a_1k.jpg


国外很常见的是esi的SR1010,1ppm精度:
DSCN5739sr.jpg


国产只见有兰斯汀BZ11,200ppm的精度,报价4000元左右(根据阻值):
BZ11p.jpg
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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:53:01 | 显示全部楼层
7、纳伏表、微欧计、高阻表、微流计
这部分属于电压、电阻、电流的扩展测量,常见的有:
HP/Agilent 34420A纳伏表、微欧计,具备1.2nV的噪音,有1mV满度档分辨0.1nV,有1Ω满度档分辨0.1uΩ,7位半。

尽管3458A可以在10V下分辨0.1uV,在1V档时分辨0.01uV,但与34420A比起来,噪音仍然很大

尽管3458A可以在10V下分辨0.1uV,在1V档时分辨0.01uV,但与34420A比起来,噪音仍然很大



Keithley 181 老 纳伏表,1nV分辨,6位半
Keithley 617高阻表、微流计,4位半

617和181

617和181
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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:53:13 | 显示全部楼层
8、其它,DIY工具
精密电源
电阻箱
各类测试线
各种DIY工具。基准爱好离不开DIY,这是乐趣之一。



DIY可以从电阻基准开始,扩展到电压基准。如果有能力,甚至此处提到的所有设备都可以DIY。
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 楼主| 发表于 2009-4-29 18:53:31 | 显示全部楼层
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