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電子測量基礎(chǔ) |
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在我們接觸數(shù)字儀表的時(shí)候,首先會(huì)碰到諸如3 1/2位、3 3/4位、4位、5 1/2位等這樣的參數(shù),這就是數(shù)字儀表的位數(shù)。它是判斷一款數(shù)字儀表性能好壞的一個(gè)重要因數(shù),通過它我們可以算出儀表的計(jì)數(shù)能力,位數(shù)越高顯示越精確。那么我們怎么樣判斷儀表的位數(shù)呢?下面我就以ESCORT-3146A為例,給大家簡單介紹一下。<br>
ESCORT-3146A是一款具有120,000計(jì)數(shù)的5 1/2位臺式萬用表。除去最高位,其它五位均可以顯示出0-9,我們稱之為完整位;而最高位只能為0,1兩個(gè)數(shù)字,但在正常情況下,最高位的0是不予以顯示的,也就是說在0作為最高位的情況下是無顯示的,所以能夠真實(shí)顯示出來的就只有數(shù)字1。這時(shí)候我們就稱之為1/2位。同樣的道理,對于一款3 3/4位的儀表,它可以全顯示的有三位,而最高能顯示四個(gè)數(shù)字,但只有三個(gè)數(shù)值是有效的,那么這款儀表應(yīng)為4,000計(jì)數(shù)。換句話說,位數(shù)是由能夠全顯示位數(shù)的個(gè)數(shù),和以最高位顯示的數(shù)字為分母、有效顯示的數(shù)字為分子的分?jǐn)?shù),共同組成數(shù)字儀表的主要參數(shù)———位數(shù)。 什么是解析度< 所謂解析度,就是我們在測量一個(gè)數(shù)值時(shí),儀表在某一檔位能夠顯示的最小精確單位。比方我們使用ESCORT-3146A測量一個(gè)5V電壓時(shí),應(yīng)將檔位設(shè)置在12V,顯示出來的是5.0000V,最小能顯示的是100uV,那此時(shí)解析度就是100uV。而最小解析度的概念則是,萬用表在它的最低檔位所能顯示出來的最小精確單位。這樣講可能比較抽象,那么我們還是以ESCORT-3146A為例進(jìn)行說明:3146A的最低電壓檔位是120mV,那么在這個(gè)檔位下它能夠顯示出來的最小精確單位是1uV,所以3146A的最小解析度是1uV。精準(zhǔn)度的概念 對于測試儀器,能夠在測量中真實(shí)反映被測信號的特征,是衡量其性能好壞的直接因素。我們進(jìn)行測量就是想要得到最接近實(shí)際值的數(shù)值,那么,如何才能夠獲得這樣的數(shù)值呢?今天我就給大家詳細(xì)講解精準(zhǔn)度的概念。
產(chǎn)品規(guī)格的精準(zhǔn)度一般表示為:y = ±(Δ% + Δσ),其中Δ% 部分代表準(zhǔn)度,Δσ部分代表精度。假設(shè)精準(zhǔn)度是±(0.02%+6d),那么0.02%為準(zhǔn)度,6d為精度。測量的準(zhǔn)度表征系統(tǒng)誤差的大小,這是指測量數(shù)據(jù)的平均值偏離真值有多大,但數(shù)據(jù)分散的情況,即偶然誤差的大小不明確;而測量的精度,是指偶然誤差的大小,這時(shí)測量數(shù)據(jù)比較集中,但系統(tǒng)誤差的大小并不明確。 上圖是以打靶時(shí)彈著點(diǎn)為例說明。靶心表示真實(shí)值位置,黑點(diǎn)為每次測得值的位置,甲圖表示射擊的精密度高但準(zhǔn)確度較差,即系統(tǒng)誤差較大;乙圖表示射擊的準(zhǔn)確度高,但精密度較差,即偶然誤差較大;丙圖表示精密度和準(zhǔn)確度都比較好,稱為精確度高,這時(shí)偶然誤差和系統(tǒng)誤差都比較小。
以ESCORT-3146為例說明一下:它的基本精準(zhǔn)度是±(0.012%+5d),先說明一下其中的“5d”是指所在檔位的解析度的倍數(shù),5d就是5個(gè)解析度的誤差,而0.012%是儀器測量時(shí)所產(chǎn)生的線性誤差。當(dāng)測量5V的DC電壓時(shí),使用12V的檔,此時(shí)解析度為0.0001V,那么精度誤差就是0.0001×5=0.0005V,而準(zhǔn)度誤差是0.012%×5=0.0006V,總的誤差是0.0005+0.0006=0.0011V,那么3146在測試5V電壓時(shí)在4.9989V—5.0011V之間都是正常值。
在這里我還要說明一點(diǎn)的是,對于精準(zhǔn)度的計(jì)算有“of reading”和“of range”兩種方式,分別表示以實(shí)際讀數(shù)計(jì)算和以量程計(jì)算。有些廠家在宣傳中聲稱自己產(chǎn)品的精準(zhǔn)度多高,但它的精準(zhǔn)度都是以固有量程為準(zhǔn),也就是說無論你使用什么檔位進(jìn)行測試,誤差范圍就是一定的,這樣,誤差就可想而知了。那么針對我們的富貴儀器來說,全線產(chǎn)品都是以實(shí)際讀數(shù)為準(zhǔn)進(jìn)行精準(zhǔn)度計(jì)算的。
歐姆定律 在中學(xué)時(shí),我們都接觸過歐姆定律。這一定律闡述了功率、電壓、電流和電阻四者之間的關(guān)系。具體來說就是,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。而電路或元件的功率是與通過其的電壓和電流的乘積成正比。根據(jù)定律中對四個(gè)量的說明,共有2個(gè)公式闡述各自之間的關(guān)系,其中最基本的公式是U=IR和P=UI。
作為電學(xué)基礎(chǔ),歐姆定律的應(yīng)用是非常廣泛的。我們對電信號的測試,像電壓、電流、電阻和功率等,都是基于這一定律進(jìn)行的。所以,我們把應(yīng)用歐姆定律的測試儀器成為基礎(chǔ)測量儀器。比如現(xiàn)在具有dBm測試的數(shù)字萬用表,從原理上是根據(jù)P=U×U/R設(shè)定參考阻抗的值并對電壓進(jìn)行測試,通過一系列的運(yùn)算電路,從而求得dBm的值。 專有名詞的介紹 在我們閱讀一些參考資料或面對終端用戶的時(shí)候,總會(huì)涉及到像最大承載電壓、最大承載電流、依從電壓、共模電壓等這樣的專業(yè)名詞。這些因素決定了一款儀器的使用范圍,比如一款儀器的最大承載電壓240V,那么如果您在電力情況不很穩(wěn)定的環(huán)境中使用,就要選擇相關(guān)的穩(wěn)壓設(shè)備來使儀器能夠正常工作。
下面我給大家介紹一下這幾個(gè)專業(yè)名詞: 1、最大承載電壓是指在負(fù)載兩端所能承載的最大電壓。儀器正常工作時(shí)所能承受的電壓越大,它的適應(yīng)能力就越強(qiáng)。比如富貴儀器的高精度臺式 2、最大承載電流是指在負(fù)載兩端所能承載的最大電流。同最大承載電壓一樣,最大承載電流是針對儀器在電流承受方面能力的表現(xiàn)。 3、依從電壓是指定電流源所能供應(yīng)的最大電壓。它是指定電流源在穩(wěn)定輸出最大電流的時(shí)候,能夠承受的電壓。 4、共模電壓:在每一導(dǎo)體和所規(guī)定的參照點(diǎn)之間(往往是大地或機(jī)架)出現(xiàn)的相量電壓的平均值;蛘哒f同時(shí)加在電壓表兩測量端和規(guī)定公共端之間的那部分電壓。
在上述中,最大承載電壓、最大承載電流、依從電壓,三者的值越大,說明儀器的性能越優(yōu)異;而共模電壓作為一種干擾電壓,我們在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)盡量將其對儀器的影響降到最小。我們富貴儀器在產(chǎn)品設(shè)計(jì)伊始,就根據(jù)全球不同區(qū)域的特點(diǎn)進(jìn)行研發(fā),保證你購買的產(chǎn)品符合所在區(qū)域的實(shí)際情況。

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