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我的Advantest R6871E-DC 7位半万用表

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发表于 2009-4-4 14:56:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
3月末团购到货,先上外部照片。

正面看,成色不算太好,掉漆多处
01.jpg


上面缺了个装饰条
02.jpg


包装不好,造成运输中后面的脚损坏一个
03.jpg


保险丝座也碰坏了
04.jpg


背面大图
05.jpg


侧面,拎手不错
06.jpg

底面,其中后面一个脚被压过,铝板有变形
07.jpg

从外形上看,这个表比较另类,宽度既不是全宽的42cm也不是半宽,而是30cm,高度为13.2cm也比较高,使得体积为18立方分米,与其它8位半几乎一样,甚至比其8位半的R6581(体积为17dm3)还要大!

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 楼主| 发表于 2009-4-4 14:59:16 | 显示全部楼层
开盖,拍内部图。已经很多了,这里就不多上了。
看了内部后的简单评价:用料一般,关键元件还没妥协,结构还算合理。基准是自己的表现还算不错
08.jpg
08a.jpg   


坏了的保险丝座,以及正巧前几天买的新的(下)
09.jpg


换上。尽管类型不太一样,但安装孔径正好。替换下来的芯正好用在我的TR6143电源上(该电源卖家居然把这个保险芯给弄丢了!)。
10.jpg


后面看换上新保险座效果。可见两处锈迹,说明曾经运行或储存在很潮湿的地方。
11.jpg

另外,我的序列号为 65220388,内部IC编号最晚9636
对比,
explore的为:45220050,内部IC编号最晚94年21周
liuyuwie的为:45220215,内部IC编号最晚94年
suny_hyb的为:45220110,内部IC编号最晚94年
托尼卡的为:45220229,内部IC编号最晚94年19周 ,实际生产日期94年8月3日
3609的为:45220237,内部IC编号最晚
danioy 的为:45660190,内部IC编号最晚94年
liu_yi_bin 的为:55220169,
ldh_1231/gdcj 的为:55220170,95年
bg1grn的为 75220291,内部IC编号最晚98年(3-31 22:28,4-1 18:26)
Aeon的为:90660441,内部IC编号最晚9838  (4-1 18:26)
(有6871的可以把序列号和内部IC日期告诉我,列在这里)
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:02:46 | 显示全部楼层
重量与耗电测试

重量:7.84kg
对比:爱得万8位半R6571T,才7.8kg,因此6871也不算很轻了。
当然,3458A为12kg、1281为13.5kg是比较重的。后来的8508A也是11.5kg。


测试耗电:20W
耗电对比:
34420A为9.8W
34401A为13.5W
3458A为27W
R5581T为28W
(以上均采用0.5级瓦特表测试)
因此,这个表的耗电不算很大。
尽管没有风扇,但长期开机也不算太热,主要是散热设计的比较好。

开始是用手持表(70D、71D、289)测试,电流120mA,电压230V因此视在功率是27.6VA。
然后,用了电度表测试,转的很慢,2分钟15秒才一周,因此,功率为22.2W
13.jpg


最后,用了0.5级的瓦特表,测试为20.0W。
以上,是4线Ω状态下测试的,而且看指针有一定的摆动。
如果是2线Ω或者DCV下,为18.7W(如图)
同时得到,此表功率因数为72%。
14.jpg


后来,发现这表是接到200V输入上去的,改成了240V接法后再测,功率分别为15.7W和16.8W,下降了16%。

居然是200V的

居然是200V的

改前,上面为变压器接线,黑红之间为20V,红白之间为100V,下面两根线为外边电源输入

改前,上面为变压器接线,黑红之间为20V,红白之间为100V,下面两根线为外边电源输入

改成240V后,下面橙线向左移动1格,上面粗棕线的右边向左一格,这样所有的绕组都串联了

改成240V后,下面橙线向左移动1格,上面粗棕线的右边向左一格,这样所有的绕组都串联了

改后DCV测试时功率

改后DCV测试时功率
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:04:27 | 显示全部楼层
参数指标与测试

从指标上看R6871E比较差。比如DCV基本档24小时不确定度才12ppm+40字,这甚至低于很多6位半的表。例如HP3456A为8ppm,Fluke 8505为6ppm,Fluke 8846为13ppm,34401A和K2000为15ppm。
另外,居然没有1年的指标,而且半年的指标为37ppm+40字,也低于大多数6位半表的30ppm到35ppm/年的指标!

直流电阻的指标,24小时最好的是20ppm+30字,180天的是60ppm+30字,还算凑合,与8505A、3456A、34420A、2001的指标几乎一样。


那么,实际上这表表现到底如何呢?
首先测试主要档的偏差,预热后,21C。

10V电压(4910),偏离-69ppm,不算太好。
10k电阻(SR104),偏离-33ppm,这个还行。
这个结果并不好,说明曾经老化的比较厉害,也可能是因电池没电(换过)而引起校准数据丢失。

测试1V电压(4910),各档读如下,一致性还行:
1V:0.9999597。
10V:0.999937。
100V:0.99991。
1000V:0.9998。

测试10V电压(4910),各档读:
10V:0.9999310。
100V:0.999946。
1000V:0.99993。



测试100Ω 电阻,各档读数,一致性不错:
100Ω:99.9928Ω
1k:99.9932Ω
10k:99.99Ω
100k:100.3Ω
1M:103Ω


测试10k 电阻,各档读:
10k:9.999700
100k:9.99977
1M:10.0000
10M:10.002
100M:10.03
1G:10.2


备注,这表很特别,欧姆档的电压是黑表笔为正,与模拟表一样。
另外,电压档满度为20.00V的,但电阻档满度却是12.00k,很怪。
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:04:54 | 显示全部楼层
预热与稳定性

以下测试,基本上都是指标中没有的或者很少提及的,但这些指标有时很重要或者很有用。

1、零点测试
把输入短路后,理想状态下读数应该总是零。但实际上不仅有偏差,而且由于噪音和干扰等原因,读数还总在变动。
零点测试就是读出一个系列,看变动到底有多大。由于大部分高精表都能分辨到0.1uV,这已经远小于常见的热电动势的电压了,因此零点不好主要还是热噪音和内外热电动势在作怪。
测试很简单,找一段4平方的单芯导线,弯曲成适当形状,插入插口就可以测试了。
21.jpg

具体数据就不表示了,只给出结果(NPLC=50):
100mV档分辨0.1uV,零点Vpp为0.6uV
1V档分辨也为0.1uV,零点Vpp为0.7uV
10档分辨1uV,零点Vpp为0uV,读数一直为0,只有正负号在变。
从这个结果可以看出,分辨为0.1uV的情况下,零点不太好,不如34401A的0.1uV,因此不太适合做检零用。
(备注:Aeron说他的很好,我的需要清洗了)


2、测试10V预热情况
10V预热情况代表了开机后多长时间能达到多好的精度。由于表的自身是个热源,而且内部大多数元件有温度特性,因此开机后达到内外热平衡必须有一段时间。
如果要求不太高,一般开机几分钟就可以测试,要求高的一般需要至少几个小时,而对于校准等要求最高的场合,要开机24小时以上。
一共测试了两次如图,一次是蓝色的曲线,此时电源电压开关在原始的200V,适合180V到220V的电压。然而由于实际上输入电压都在230V,因此已经超过范围,发热严重一些(功率为20W),温升也大,所以达到热平衡所需要的时间也长。
第2次是红色的,改成了240V输入,适合207V到250V的电源,这对于城市里一般220V到235V的输入电压足够了。改后经过测量,功率下降了16%,从曲线上可以看到,最后只上升到不到原来的2/3,稳定时间也加快了。
这样,总的开机变动只有不到8ppm,开机2小时就可以进入最后的1.5ppm之内了。
10V-start.gif


3、测试10k预热情况
10k档是典型的电阻档,一般也是最常用的校准档,指标相对也最高,也具有较强的代表意义。
测试10k档的开机稳定情况,不仅可以了解到底开机多长时间精度能达到多少,也可以了解内部电阻基准的温度系数情况和比例电阻的配合情况。



4、短稳测试
短稳就是重复测量时的变动特性,短稳好,才能测试的时候读数不变或少变,这样才能精确读出。否则,只有分辨,末位1位甚至2位总在变化,那还怎么读数?那还要7位半有什么用处?
短稳好的表,可以重复测试一个基准,得到一系列数据后进行平均,改进不确定性。
短稳好的表,就可以在短期连续比较两个不同的电压,也就是转移特性好。
首先,借用了Aeron的大量测试数据,在不同的采样周期下,自动记录了多组数据。然后,进行统计分析得到下表:
10VRMSNoise.gif

可以看出,不同采样时间下,短稳/噪音差别很大。
当NPLC <1时,主要因为没有与交流电同步,CMRR不好,因此噪音就比较大,达到5ppm以上。此时适合于快速但精度不很高的测试。
当NPLC=1有显著改善,RMS噪音接近0.2ppm,Vpp噪音也为2ppm。
但只有当NPLC>=10时,RMS噪音才<0.1ppm,与分辨相当。因此,高精度测试时应该选择NPLC=10或更大。我喜欢选NPLC=50,这样加上自稳零,每2秒1次读数也不算慢了,还可以进行手动记录。
用图表示如下,横轴为采样周期,纵轴为噪音的RMS值(ppm)。
10VRMSNoiseG.gif


那么,这R6871E的噪音水平到底如何呢?为了直观说明问题,用高标准的8位半表进行对比!
如下图曲线,横轴为采样次数,均为NPLC=50、2秒1次读数。纵轴实际测试值(为变动情况,ppm),最高减去最低,就是噪音的Vpp值。

最下面的红色为3458A,Vpp=0.03ppm,这也许噪音最小的万用表了,仅仅为分辨末位的3个字,值得HP骄傲。
中间的蓝色为R6581T,Vpp=0.1ppm,也不错,只比最好的大了3倍多,这样的8位半算做中间水平了,也是在性能和速度上兼顾的比较好的一个表。
最上面的土黄色即为R6871E,尽管Vpp=0.2ppm看起来相对很大,但不要忘记,这是与8位半在比较,这也仅仅是末位2个字而已,在7位半万用表中可以算做是绝对优秀了。
从另一个角度上看,Advantest的8位半的噪音,与自己的7位半比,进步不大,仅仅是降低了一半而已。
10V-Noise.gif





5、日稳测试
日稳属于中短期稳定性,也就是24小时的稳定性。
日稳,是要看1天之内到底能飘多少。R6871E的10V档指标很差为12ppm+40字,而40个字对于10V就是4ppm,合计对于10V就是16ppm了!
测试从头一天晚间开始(已经预热好),然后跨过凌晨睡眠时间后从早晨继续测试。横轴就是时间,跨度超过1天。
纵轴每大格为1ppm,每小格为0.2ppm。
同时测试了室内温度,以每小格1度画在图上。
10V-day.gif

经过测试可以看出,读数日稳在2ppm,但由于温度变化和温度系数的影响,实际日稳在1ppm附近,远远小于指标值的16ppm。无论如何可以说,日稳为2ppm
图中红色为直接读数,橙色为温度改正后的。从这里也可以看出,10V电压的温度系数大约是0.8ppm/C。

对比:3458A和R6581T的日稳指标均为0.5ppm。

日稳指标的用途,比如在1天之内要测试、比较很多电压,若万用表在早晨的读数和晚间的读数有差别,那就属于日稳不好了。
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:07:15 | 显示全部楼层
其它测试

输入阻抗
指标为>10G,实际上,采用电容积分法,接上11.5nF低漏电聚笨乙烯电容,先接上+10.0V,然后断开开始记时。当电压下降到+9.9V时,时间过了12秒。
因此,电流为I = V*C/T = 0.1 *11.5n / 12 = 0.1nA
所以,输入电阻为100GΩ (=10/0.1n),远超过指标的10GΩ。
但要注意,这表关机的情况下输入阻抗为10.0M!这很另类,容易引起对同时测试设备的影响,因此不用的话最好拔掉测试线。其它的表(比如HP的)关机情况下输入都是开路的。


同样,反向给上-10.0V,此时下降到-9.9V的时间缩短为5秒,输入电阻为38GΩ


输入零电流
该指标为输入短路情况下,测试端对外输出或吸收的电流。这个电流越小,说明在外界为高阻的时候,对外部影响越小。
同样采用电容短路的方法测得,10秒钟变化了-5mV,因此零电流为5mV * 11.5nF/10s = 5.75pA <6pA
由于电压是向负的方向变化,说明是吸电流,即电流的方向是从负到正。
尽管R6871没有这个指标,这个结果还算可以了。3458A的指标为25pA。
20.jpg
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:08:00 | 显示全部楼层
测试线性误差

测试8位半尤其是3458A 的线性误差,在没有低温超导的情况下几乎是个不可能的任务,因此我从来也不敢尝试。
但对于7位半就不同了,可以用KVD 720A对732B进行分压,给出10个点,用3458A做监测,就能得到5781的线性来。
10V-linear.gif

其中,红线是3458A做参考,绿线和蓝线为两次测试结果,稍有不同。线性误差在0.3ppm之内,为了保守并留有余量,可以认为线性是0.5ppm
这是非常不错的结果。对比一下,34401A的指标线性为2ppm+1ppm,而34420A的线性为0.8ppm+0.5ppm,3458A的线性是0.05ppm+0.05ppm。
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:08:08 | 显示全部楼层
常用操作

功能选择:
DCV键测量直流电压; 2WΩ按1次(灯亮)为2线电阻,再按则4WΩ灯亮为4线电阻。 -DC表没有电流档和交流档。
RANGE AUTO为自动量程,DOWN和UP为手动变换量程。

积分时间(IT-Integration Time)选择:IT、Change、Enter。按Change时,NPLC会改变,100us-1ms-10ms-1PL-5PL-10PL-20PL-50PL-100PL并循环

采样间隔(SI-Sample Interval)选择:SI、数字、Enter。数字可取0到60000,为毫秒数。

分辨/位数(RES-Resolution)选择:Shift、RES、Change、Enter。按Change的时候,位数从4.5、5.5、6.5、7.5循环

自动校准(A Cal)设置:Shift、A CAL、数字、Enter。数字可以取0到999,为A CAL间隔分钟,0为取消。

自动零点开关:Shift、A Zero、Change、Enter

键音:Shift、Buzzer、Change、Enter。按Change的时候,会在关、开1、开2循环。
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:08:16 | 显示全部楼层
校准,xplore这部分写的非常好,连接:http://bbs.38hot.net/thread-265-1-1.html
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 楼主| 发表于 2009-4-4 15:08:28 | 显示全部楼层
优势
LED,不怕烧
功率小、发热小,可长时间开机
20V电压基本档(也是劣势)
线性、短期稳定性、噪音指标一流,绝对称得起7位半的表的指标。


另外,日稳还不错,长期稳定性指标不高。


[全文完]
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