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如何精确的测量电压和电阻(LYMEX)

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发表于 2009-1-10 01:47:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
Lymex/bg2vo 2008-9-23

精确的测量电压
1、有一个好表
2、表要预热,一般要1小时,要求高的要3小时。具体预热时间多少,最好能测量出开机曲线,以便测量时做到心中有数。
3、被测电压源也要好。比如短期稳定度高、噪音小、温度系数要小
4、房间环境合适。温度不能太高或太低,湿度不能太大,不能有风,不要阳光直接照射。我国机房的标准温度是20℃,国外23℃。湿度最好能在60%或以下。
5、被测电压源也要开机预热。到底预热多长时间要具体看情况,最好也能做出开机曲线。
6、电压表要选择比较长的周期,有>10G阻抗的情况下尽量采用
7、测试线要选择好。如果电压源的输出电阻很小或者干扰不大的情况下一般不需要屏蔽。但内阻稍微大一些、干扰稍微大一些,还是屏蔽线为好。漏阻要求不高,如果电压源内阻比较小的情况下。低热电动势的插头插座并不一定要,因为普通插头插座热电动势1uV左右,在高电压(10V下)也就是0.1ppm,6位半没有必要。
8、接好后的稳定。所有接线接好后,要等待几分钟,让热量均衡后再测量。
9、读数方法,要多看几个,一致后再记录。如果最末位有小的变动,可以排除极端值以后取平均。
10、如果有参考标准源,那么再测试参考标准,比对一下自己的表的误差大小,再进行修正。
比如测试被测量量读10.0005V,而测试10.0002V的基准读10.0001V,那就知道自己的表偏低0.0001V,正确的被测试量就是10.0006V

精确的测量电阻
1到5条同上。
6、电阻表最好选择4线法,尤其是<=10k的时候。高精度测量100k也要4线,1M或以上可以用2线。
7、测试线要选择好。最好的材料是Teflon材料的4芯屏蔽线。假设你测试100k电阻,即便有10G的漏阻,对结果的影响也是10ppm很大了。
低热电动势的插头往往要求更高一些,因为测量电压一般比较小比如1V左右,这样普通插头插座热电动势的1uV左右的电压就会引起1ppm左右的误差。
当然,接好线后要等待几分钟,让热量均衡后再测量。
8、9同上
10、如果有参考标准电阻,那么最好要同时测量一下同值的标准,比对一下自己的表的误差大小,再进行修正。比如测试被测量量读10.0005kΩ,而测试10.0002kΩ的基准读10.0001kΩ,那就知道自己的表偏低0.0001kΩ,正确的被测试量就是10.0006kΩ。


附录:
一、什么是噪音?
噪音主要是0.1Hz到10Hz的低频不确定性,主要表现在测试时,最后的读数总在变动。

二、什么是短期稳定性?
短期稳定性一般指10分钟之内表的读数变化了多少。这个变化若很小,就可以在短期内测量多个标准进行比较。短期稳定性也可以认为就是重复性。

三、什么是线性?
线性就输入量和输出读数之间是否是直线的。把输入输出之间的关系画成曲线,理想情况下是一根直线。如果线性不好,就是有跳跃、有弯曲,不适合比例测量。一般6位半的表线性度为2ppm左右。也就是说,测量10V时,输出在任何时候偏离理想直线不超过20uV。
再比如输入2V读2.00000V,但输入4V读4.00007V,就是线性不好,偏离了70uV。

四、什么是传递特性?
传递特性,就是在间隔不长时间内,相继测试两个相近的量后的比较误差。
传递特性的好坏,直接与上述三个量相关。可以认为是上述三个结果之和。即:
传递特性=线性+短期稳定性+噪音
传递特性又叫比较特性,也叫转移特性。
因此,要追求好的传递特性,必须同时具备噪音低、短期稳定性好、线性好的特点。
之所以叫传递特性,是因为在标准传递、标准转移的时候常用这种比较。

五、常见万用表的几个特性如何?
34401A,噪音和短期稳定度指标2ppm,线性3ppm,传递特性7ppm,实际能在/2。
34420A,噪音和短期稳定度指标0.1ppm,线性1.3ppm,传递特性1.5ppm,实际在1ppm。
3458A,噪音和短期稳定度指标0.01ppm,线性0.1ppm,传递特性0.1ppm,实际在0.05ppm附近。(以上均为10V电压档参数)

六、万用表的老化重要吗?
老化又叫长期稳定性,一般用ppm/年来表示。
这个指标表明在一年后重新测试同一基准,读数到底变化多少。
指标当然重要,尤其是只有万用表、没有基准的时候。
但是,万用表的老化指标往往做的不太好,比如6位半的基本年差以30ppm为多,8位半的也就是3ppm到8ppm之间。
电阻档的年差更差一些,6位半的往往是100ppm,7位半的60ppm,8位半的是10ppm。
所以,要想更高精度的进行测试,只靠一个好的万用表仍然不够,因为再好的万用表的老化也赶不上好的外部基准的老化小。
基于LTZ1000和263的电压基准可以把老化做到1ppm/年的级别,而很多标准电阻,甚至是Fluke的金封电阻,能达到1-7ppm/年,都比万用表的电阻档老化小得多,更不用提老化只有10年2ppm的VHP202Z系列了。

七、基准和万用表的温度系数重要吗?
这个也很重要,尽管比不上老化,能排在第二位。
老化是不可逆的,老化的结果是不可预测的,只有你自己老化了也是不知不觉的。
但温度系数要好一些,实在不行可以用恒温环境来测试。
当然,业余条件下,没有这样的环境,就要求万用表、基准尽可能的有低的温度系数。
商品10V基准和10kΩ能做到0.05ppm/℃,是比较理想的,测试时甚至可以忽略。
高位万用表的温度系数在0.1ppm-2ppm/℃之间,温度范围变化大了就不能忽略了。假设不能改变测试环境,那么可以采用事先测试的办法,进行修正。

评分

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发表于 2009-1-11 00:25:40 | 显示全部楼层
好文章,此坛不错,网速很快。
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发表于 2009-1-26 23:54:15 | 显示全部楼层
好贴,对刚入门的朋友会有很大提高。
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发表于 2009-1-31 16:20:15 | 显示全部楼层
好文,学习了.
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发表于 2009-2-19 10:13:30 | 显示全部楼层
学习了。
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发表于 2009-2-19 11:15:53 | 显示全部楼层
再看一遍,收获不少。
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 楼主| 发表于 2009-2-21 19:25:31 | 显示全部楼层
弄清楚了很多基本问题!
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发表于 2009-3-9 21:10:19 | 显示全部楼层
学习了。
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发表于 2009-3-20 15:06:03 | 显示全部楼层
学习了!收获不少!
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发表于 2010-11-28 20:43:30 | 显示全部楼层
楼主请教fluke45测量0.22欧姆电阻 结果等于0.07欧姆   必须用4线测量吗   用fluke8050A测量等于0.21欧姆   不知我的fluke45出现问题了吗   另外4线的表笔专用吗   多谢!!![s:18]
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