数字万用表及误差分析幻灯片.ppt

电流—电压转换电路如图4.4所示 　图4.4电流-电压转换电路 Ix 2A RN3 RN1 RN2 RN4 RN5 １ 2 3 4 5 0 K1 K2 K3 K4 K5 200mA 20mA 2mA 5A 4．3．3 数字式万用表测量交流的原理 数字式万用表通过交流—直流转换电路，将被测的交流信号转变为直流电压，再由数字直流电压表进行测量。 交流—直流转换器的电路如图4.10所示。 图4.10交流-直流转换器原理图 A + － 至数字电压表 1.3.1 数字式万用表(DVM—Digital Voltmeter) 一、功能和特点 1、数字显示、直观准确 2、准确度高 3、分辨率高 可现实的最小数/可现实的最大数 分辨力、分辨率、准确度、灵敏度 分辨力：在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值， 它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。 3.测量误差 数字电压表的固有误差用绝对误差Δ表示，其表示方式有多种： ΔU=±(a％Ux十b％Um) =± (a％Ux十n字) 满度误差 决定量化误差、内部噪声 读数误差 决定转换系数、非线性 任一读数下的相对误差为 （5.40） 由此式可见， 随读数Ux减小而增加，故在测量小电压时，宜 换用较小的量程档，以提高测量精度。此结果与模拟电压表是 一致的。 例：用4 ?位sx1842DVM测1.5V电压，分别用2V档和200档测量，已知： 2V档固有误差：±0.025%Ux ±1个字， 200V档固有误差：±0.03%Ux ±1个字 问：两种情况下由固有误差引起的测量误差各为多少？ 解：因4 ?位DVM最大显示为19999，所以2v和200v档的±1个字分别代表： 结论：1.不同量程“±1个字”误差对测结果不一样，测量时应尽量选择合适的量程。同模拟电压表结论一致。 2.虽然DVM有4 ?位分辨力，但不正确使用，则达不到应有的准确度。故分辨力高不等于准确度高。 分辨力 准确度（误差） ≠ 需要指出，分辨力与准确度属于两个不同的概念。前者表征 仪表的“灵敏性”，即对微小电压的“识别”能力；后者反映测 量的“准确性”，即测量结果与真值的一致程度。二者无必然 的联系，因此不能混为一谈，更不得将分辨力（或分辨率） 误以为是类似于准确度的一项指标。实际上分辨力仅与仪表 显示位数有关，而准确度则取决于A/D 转换器等的总误差。 从测量角度看，分辨力是“虚”指标（与测量误差无关），准 确度才是“实”指标（代表测量误差的大小）。 因此，任意增加显示位数来提高仪表分辨力的方案是不可取的。 例选用分辨率为24位的A/D，并不能保证实现24位的准确度。 在设计上通常，分辨力应高于准确度，保证分辨力不会制约 可获得的准确度，以保证从读数中检测出小的变化量。 例如，3?、4?位、8?位DVM的最高分辨力分别为100μV、 10μV、1nV。 1. 999999V： 量程/最大显示值=2/1999999 =2/2000000V=10-6V=1μV V mV μV 由于分辨力与数字电压表中A/D的位数有关，位数越多，分辨 力愈高，故有时称具有多少位的分辨力。例如，称12位A/D具 有12位分辨力，同时，分辨力越高，被测电压愈小，电压表愈 灵敏，故有时把分辨力称作灵敏度。 DVM的位数 最大能显示：±1999（最高位只能显示0/1） ?位和基本量程结合，能说明DVM有无超量程能力 例如，1999≈2000， 3 1/2 三位半 2999 ≈40000， 3 2/3 3999 ≈500000， 3 3/4 超量程能力 举例：被侧电压为13.04V 如果使用三位DVM有超量程能力？ 使用100V量程 降低测量的精度以及分辨力 如果使用1V量程，最大显示？有超量程能力？ 使用2V量程，最大显示？有超量程能力？ 如果使用三位半DVM有超量程能力？ 没有降低测量的精度以及分辨力 当满量程为10V的四位表，其输入电压从9.999V变至10.001V时，若无超量程能力，计数器溢出，量程自动切换到100V，得到“10.00V”的显示，丢失了0.001V的信息； 被测电压：“10.001V”。 当量程为10V的四位半表，则不会降低精度和分辨 力，量程仍为10V，显示为“10.001V”。 数字电压表组 成(DVM—Digital Voltmeter) 直流数字电压表的基本方框图 输入 模拟部分 数字部分 电源 输入 电路 转换器 A-D 计数器 显示器 辑电路 控制逻 4、测量速率快 按A/D转换器原理 A/D变换 积分式 比较式 双斜