有关高位表基准疑惑

mymodel

看到有好多万用表,比如8145,四位半的,用的是LM399.PREMA5000，用的也是LM399，而这个表却是五位半的（还可以出六位半），还有3458，基准是LTZ1000，而这个表是八位半的（还能出十位半），这二个基准看资料，好象就是差了一个量极，然而用这些基准的表却差了二个量级以上，好像不成比例。
算了一下，也不知对不对？假如用3458测10V电压，这个表里的基准也是10V（假定的，具体多少我也不清楚），那就是说基准误差多少，读数就差多少。
问题是，LTZ1000的温度系数是0.05ppm/ c，那么温度每变化1度，基准就变化0.05ppm，也就是说10*0.05/1000000=0.0000005V,一共是八位数字,相当于七位半,反映在表上就是最后二位数字在变化啦，而且这只是温度变化1度的结果，要是10度呢？
如果是这样的话，那这个八位半还有什么意义？最后二位都不是确定值
厂家既然这样做，肯定有其道理，望有高人能解释一下，谢谢啦！

依明江

怎么算的？0.05为什么要乘10？

mymodel

10V电压啊,基准的

lmserver

34420也是LM399的，还7位半呢。
基准仅占仪器指标的一部分，网络电阻、ADC对指标的影响也很大。

mymodel

问题是基准都变了,还谈什么其他指标呢?

maitreya

这个问题可分四个方面来理解：
1）高位表的准确度并不等同于分辨率。准确度远远比分辨率要差。
2）高位表的准确度是很重要的指标，但是不是最重要的指标，就实用而言，短稳和噪声似乎更重要一些。
3）基准的温漂（包括高位表本身的温漂指标）是极限指标，不是基准的温漂一定有那么大。
4）高位表本身使用的环境就要求温度稳定。

xplore

8位半， 即使是3458a ，本来就是有温漂 ， 3458a的温漂指标好像是0.5ppm/C（也许我记错了， 但肯定大于0.1ppm/C) , 这个温漂比基准 LTZ1000的温漂大。

高精度仪表， 本来就是对测试环境有很高的要求。 如果需要在高温度环境下使用的而且对测量结果有很高的要求的话， 那么就应该在该温度下做特别校准。

楼主列的数字实在懒得看了， 楼主自己多学习学习。

lymex

赞同楼上的说法，8位半表如果单看准确度，6位半就够了。但8.5用在什么地方呢？我举个例子：
比如你要标定一个DIY的基准，那么只有3458A是不够的，因为DIY基准很可能比3458A还好。因此，标定基准必须有更好的基准，例如4910。标定的方法，就是测试4910，然后再测试DIY基准，一般要在较短的时间内反复几次求平均值，这样就可以得到对比结果，这个过程叫转移测试，而3458A的转移测试指标是0.1ppm，这就是7.5位最末尾的1个字。实际上，转移特性还要好一些，比如0.05ppm，再留有余量，就必须是8.5位了。事实上，3458A的微分线性可以做到0.02ppm，也就是8.5位的末位2个字，因此做到8.5是再合适不过的了。指标难于提高，但分辨高1位是最容易的，如果3458A的指标只有7.5位，那才不好用。至于用GPIB可以分辨到10位，那一般是没啥用了，9.5也用处不大，只是人家保留了所有内部原始测试值而已。

wangruiguang

      [s:7]

mymodel

谢谢几位高手的指教。
可不可以这样理解：高位表，比如3458，最末二位并不是绝对值，在没有更高位的基准在一边比较的情况下，是不确定值，也就是不可信值？
要是这样的话，玩高位表，一定要有更高的基准在手，配合着玩才成，否则就相当于六位半的？
看大家DIY基准，用的最好的器件应该就是LTZ1000，如果用这个基准配合3458的话，那不就等于自己配自己，没什么意义了？结果还是六位半的确定绝对值，这样3458的最末二位还是没意义？
看了很多关于基准的贴，知道像732，4910等基准用的也都是LTZ1000或同级别的器件，很疑惑这些基准的绝对值，如果这些基准通过对LTZ1000所采取的一些措施可以将其提高到能够作为八位半的绝对值参考，那为什么像3458这样的使用同样器件的表对基准的应用不按照732，4910等的做法，使得八位半的3458的绝对可信值提高到八位半，然后在增加2位相对值，成为十位半的表呢？
比如说：单独拿着一块3458，到某个环境里去测一个电压，其可靠值也只能是六位半，这和拿着一块六位半表连同一个4910，其效果是一样的咯?

longshort

接触基准的初期，总是爱拿绝对值说事儿，因为和已有经验不符，这需要逐渐更换思路。
其实“绝对值”也不绝对，不变的是真值，在约瑟夫逊结器件出现以前，这个值仅仅是个名义值。
普通高位表末两位的用途，如前几楼所述，可以作为噪声观察、实际值统计和器件比对用，这是低位表无法比拟的。
不必局限在单个值的“不可信”上，通过统计学方法可以使一组“不可信”的值成为可信，通过时间的流逝可以使一组可信的值的变化同样可信。

mymodel

谢谢几位解释
基本理解了，在目前固态基准器件所能达到指标的限制下，不管什么表，在短时间内所能得到的电压的绝对可信值的极限精度在0.1ppm左右,就相当于万用表的七位半。要得到比这个更高精度的数值，需要时间来做积分统计，或者是用约瑟夫森结，这个可以在短时间内得到，但一般特别是在业余条件下是不能实现的。所以目前DIY基准不仅是DIY的过程，而且还需要有一定的时间累计。不知这样理解对不？

wbxms

要看一台表能达到什么指标，要看表本身的素质，是否经过校准（在校准有效期内）以及测试的环境条件（主要是温度）。一般来讲，一台经过校准的表（在校准有效期内），在规定的测试条件下能够达到手册规定的精度，并且多数还留有一定的富余量。而不能笼统地说八位半的表能达到几位的绝对精度。
一般来讲，同位数的表，不同的厂家指标并不相同，另外即使是同一台表，不同功能、不同的的档位其精度也各不相同，只有其中的一两个档位能达到最高指标。
另外从高位表上读出的测试结果有一定的离散，但是这个离散有一定的规律，经过统计分析可以得到更准确的值，能够更能体现高位表的精度。
另外像LTZ1000之类的固体基准，尽管指标很高，但是随着时间推移，其输出值也在缓慢漂移，尽管漂移量很小，因此严格地说，这类“基准”也需要定期检测比对。高位表当中的固态基准，都是经过特殊挑选的，因此指标会更高。

老哥

mymodel:10V电压啊,基准的
(2012-01-03  14:09)

10.0000005V,小数点前2位不算？

jhxc

现代表很多都是采用软件校准的，校准时外部需要更高的基准，内部的基准与外部的应该不是一个概念吧。

mymodel

老哥:10.0000005V,小数点前2位不算？ (2012-01-04  13:29)

不好意思，这个地方是算少了一位，差了一个量级了，呵呵！
但是这是在温度1度变化的情况下，温度变化在大一点，在加上其他器件的指标的话，应该就反映在末二位上了，不知这样对不？
10+10*005/1000000=10.0000005v
或者是10-10*0.05/1000000=9.9999995v

lymex

>>要是这样的话，玩高位表，一定要有更高的基准在手，配合着玩才成，否则就相当于六位半的？
也不是。6位半的话最多准到5位半。

>>那为什么像3458这样的使用同样器件的表对基准的应用不按照732，4910等的做法，使得八位半的3458的绝对可信值提高到八位半，然后在增加2位相对值，成为十位半的表呢？
成本太高了，一个732B就顶一个8位半的价格，就更别说4910了

另外，万用表线性指标是非常重要的，位数超过线性，意义不大了。现在线性最好的就是3458A，但也超不过0.02ppm，因此做成9位半就没有任何意义了。

mymodel

wbxms:要看一台表能达到什么指标，要看表本身的素质，是否经过校准（在校准有效期内）以及测试的环境条件（主要是温度）。一般来讲，一台经过校准的表（在校准有效期内），在规定的测试条件下能够达到手册规定的精度，并且多数还留有一定的富余量。而不能笼统地说八位半的表能达到几位 .. (2012-01-04  13:07)

sigma,这个词好像查不到?
能否麻烦解释一下?
还有这个"失败概率"是怎么理解的?
谢谢啦

wbxms

mymodel:sigma,这个词好像查不到?
能否麻烦解释一下?
还有这个"失败概率"是怎么理解的?
谢谢啦 (2012-01-04  22:11)

就是小写希腊字母读作“西格玛”的。是统计学当中的一个名词。也就是“σ”。
1σ表示的是-1到+1σ之间，正态概率分布曲线与x轴之间的面积，通过对正态概率函数进行积分得到，同样3σ表示的是-3到+3σ之间，正态概率分布曲线与x轴之间的面积.手工计算很困难，通常采用软件或者查表可以算出。3σ到达99.73%，目前教科书上用的大都是通过标准正态分布表，查表求出-3σ的累计概率，再查表得到+3σ的累计概率，后者减去前者就是3σ水平99.73%。
“失败概率”，这里可以理解为“误差超标的可能性”。
请参考：
http://wenku.baidu.com/view/80a941630b1c59eef8c7b480.html



http://www.hudong.com/wiki/%e6%a0%87%e5%87%86%e5%b7%ae

wbxms

打个比方说明这个问题。
把枪比作高位表，枪打在靶纸上的位置比作测试结果。先假定射击者技术没有任何问题。
由于子弹加工过程中的误差，例如装药量、弹头重量和形状的细微差别，枪打在靶纸上的位置有一定的离散性，但都有一定的规律，无论多高级的枪都不能保证百分百都穿过靶纸的正中，但是多次击发后，靶纸上的弹着点往往是一个圆形分布，中间密四周稀。越高级的枪，这个圆就越小。无论如何高级的枪，它都不能保证多次击发都命中同一个点，但是制造者可以根据测试结果承诺多次击发90%的弹着点范围是多大（例如不大于10厘米）。
如果这个由多数弹着点组成的圆的中心和靶纸的10环中心接近重合，说明这支枪更“准”一些，否则就需要校准了。
如果这个圆的面积足够小，说明这个表更“精”一些。
高级枪支（如制式军用枪支）与低级枪支（如业余土造枪支）的区别，就在于这个圆面积的大小，以及圆心距离靶心的远近。但是无论区别有多大，正常情况下多次击发的结果都应当是一个由多个点组成的圆盘而不是一个点。同样道理，无论多高级的表，都无法保证每次测试都是某一值，但是可以承诺一定概率的偏差范围是多大，以及超标的比例不超过某一限度。
更严格地说，实际上除了枪命中位置在不断变化，实际上靶子本身也在不断地变化（例如地面抖动，空气扰动影响等等），因此从高精度的角度看，实际上射击的结果就是子弹分布的那个圆和靶子本身抖动形成的圆的重合情况。电压的精密测量基本上也是这样，实际上精密度高到一定程度以后，就会发现仪表本身和被测对象都在变化，因此说精密度越高，要考虑的因素就越多，得出准确的结果就越困难。
另外说明一下，有时的确有某种高位表能够测出非常稳定的读数，个人看法这样测出的数据并非真实的结果，而是对结果进行初步处理（例如四舍五入或求平均值）。比方，对于真值是1.5547944，六位半的表测出的结果应当是1.554794和1.554795之间跳变（如果用更高位的表测量，变化范围更复杂），如果进行四舍五入处理，那么显示的结果就是非常稳定的1.554794，但是这样的话稳定性有了，准确性就会打折扣。另外绝大多数被测对象实际上都不是绝对稳衡的，都有一定的波动范围，只是不易发现而已。

cdma

楼上解释通俗易懂

chinapp

楼上解释通俗易懂

mymodel

lymex:>>要是这样的话，玩高位表，一定要有更高的基准在手，配合着玩才成，否则就相当于六位半的？
也不是。6位半的话最多准到5位半。

>>那为什么像3458这样的使用同样器件的表对基准的应用不按照732，4910等的做法，使得八位半的3458的绝对可信值提高到八位半，然后在增 .. (2012-01-04  21:37)

谢谢lymex老师
有一点疑问，就是线性指标0.02ppm，表面上理解应该是直线度吧？但是不知道这里的0.02是哪个和哪个值的比值？

mymodel

wbxms:打个比方说明这个问题。
把枪比作高位表，枪打在靶纸上的位置比作测试结果。先假定射击者技术没有任何问题。
由于子弹加工过程中的误差，例如装药量、弹头重量和形状的细微差别，枪打在靶纸上的位置有一定的离散型，但都有一定的规律，无论多高级的枪都不能保证百分百都穿过靶纸的 .. (2012-01-05  06:52)

感谢wbxms老师的耐心解释
基本上有了一点概念
如果就以34401为例：应该是平均测量十万次，其中有六次不在圆内，就是不知道这个圆应该是多少？是不是就是指的误差范围？

mymodel

如果单按字面
这个圆是不是指用所有的34401测量一个电压的平均读数范围？如果是这样,那不就是指的34401的一致性咯?会不会出现所有的34401都有偏向某个方向的情况?
或者是和所有的同级别的表比较？要是这样的话，0.006%应该是指34401超出所有同级别表平均读数范围的概率?那这个好像也不能说明34401很有优势呀?

wbxms

mymodel:感谢wbxms老师的耐心解释
基本上有了一点概念
如果就以34401为例：应该是平均测量十万次，其中有六次不在圆内，就是不知道这个圆应该是多少？是不是就是指的误差范围？ (2012-01-05  22:50)

是的。基本是这样。但是平均测试10万次，我的理解是触发采样10万次。也就是数字表实际上就是在不断地触发测量，采样的速度依积分时间设置而定。并非是一定要装卸一次表笔才算一次。
每个档位的误差范围，手册上都有详细标注。

wbxms

mymodel:如果单按字面
这个圆是不是指用所有的34401测量一个电压的平均读数范围？如果是这样,那不就是指的34401的一致性咯?会不会出现所有的34401都有偏向某个方向的情况?
或者是和所有的同级别的表比较？要是这样的话，0.006%应该是指34401超出所有同级别表平均读数范围的概率?那这个好像 .. (2012-01-05  23:33)

这个圆的大小是可变的，但是给定比例（例如99.73%）的圆基本是固定的。正常情况下圆的圆心距离真正的靶心很近，但一般也不会完全重合。所有的34401都偏向某个方向，一般不会出现这个现象（但是低位表的山寨小厂经常有这个问题，这样的话说明它的源有问题或者质量控制有问题）。
那个0.006%，比较的参考点是该公司基准的“真值”，当然了，像AG这样级别的公司，它自己的基准精度都是有保障的，它只需定期和国家级的源比对就可以了，无需和其他公司取平均。

附图是坛上一位老大用3458测试LTZ1000的结果，供参考。可以很清楚地看到读数前几位是一样的，最后一位在1、2、3、4之间跳动，当然1和4出现的机会都较少。如果采样频率增加，跳动的范围还会更大。偏离平均值越多，出现的机会越少。注意曲线的前1/3表示机器预热过程，并不能真实地反映被测对象。

mymodel

谢谢
弄明白了，看来高位表的精确度控制很复杂，连描述都这么复杂，测量过程也挺复杂的

图上显示的应该是七位半的数据吧？看来八位半的末二位变化还是蛮多的，预热后还应该有0.2ppm，这样的话，要想得到八位半的数据，只能是求平均值啦

这个图上，前三分之二好像和温度变化的趋势一致，后面三分之一好像向相反的趋势变化了？
不知道这个后三分之一的相反的变化趋势是怎么形成的，会不会是表内部的那个LTZ1000和表外面的那个LTZ1000出现了相反的温度系数变化，交叉点在18.75度?

wbxms

mymodel:谢谢
弄明白了，看来高位表的精确度控制很复杂，连描述都这么复杂，测量过程也挺复杂的

图上显示的应该是七位半的数据吧？看来八位半的末二位变化还是蛮多的，预热后还应该有0.2ppm，这样的话，要想得到八位半的数据，只能是求平均值啦

....... (2012-01-07  01:33)

那个曲线的形状变化，原因很复杂，并非仅有基准一项。机箱内温度的变化，一般会在开机后一两个小时达到大体平衡。

qwx259

10V电压啊,基准的