台式数字多用表
台式数字多用表是一种高精度、高稳定性的多功能电参数测量仪器,广泛应用于实验室、计量校准、电子研发、生产测试等对测量精度和可靠性要求较高的场合。
使用建议
1.预热:高精度测量前建议预热30分钟以上,使内部基准稳定;
2.四线制测电阻:消除引线电阻影响,尤其适用于低阻测量;
3.屏蔽与接地:测量微弱信号时使用屏蔽线,避免工频干扰;
4.定期校准:建议每年送计量机构进行溯源校准,确保精度。
工作原理
台式数字多用表的工作原理,本质上是将各种电学量(如电压、电流、电阻等)转换为一个标准的直流电压信号,再通过高精度的模数转换器将其数字化,最终由微处理器处理并显示测量结果。具体如下:
1.当进行直流电压测量时,被测电压首先经过输入保护电路,防止过压或瞬态冲击损坏内部元件。随后,信号通过精密的衰减网络或放大器,根据所选量程调整到适合模数转换器(ADC)输入的范围。这一过程确保了无论输入是毫伏级还是数百伏,都能在不损失精度的前提下被准确处理。
2.在交流电压测量中,输入信号先经过一个宽带宽的交流耦合电路,去除直流分量,然后通过真有效值(True RMS)转换器或精密整流与滤波电路,将交流信号转换为与其有效值成比例的2.直流电压,再送入ADC进行数字化。高端台式表通常采用热电转换或基于模拟计算的真有效值技术,以保证对非正弦波形的准确响应。
3.测量电流时,被测电流流经一个已知阻值且高度稳定的精密分流电阻,根据欧姆定律在其两端产生一个微小的电压降。这个电压被当作直流电压信号处理,从而间接得到电流值。为了覆盖从微安到安培的宽范围,仪器内部会自动切换不同阻值的分流器。
4.对于电阻测量,仪表内部提供一个精确且稳定的恒流源,将其注入被测电阻,然后测量由此产生的电压降。通过欧姆定律计算出电阻值。为了消除测试引线电阻带来的误差,高精度测量通常采用四线制(开尔文连接)方式:两根线用于提供电流,另外两根线专门用于电压采样,从而完全排除引线压降的影响。
5.所有这些模拟信号最终都被送入一个高分辨率、低噪声、高稳定性的模数转换器。现代台式数字多用表普遍采用Σ-Δ(Sigma-Delta)型或双斜率积分型ADC,它们具有极强的抗工频干扰能力(如50 Hz或60 Hz电源噪声)和出色的长期稳定性。转换后的数字数据由内置微处理器进行校准补偿(包括温度漂移、非线性误差等)、滤波、平均和单位换算,最后将结果送至显示屏。
6.整个系统依赖于一个极其稳定的内部电压基准源(如带恒温控制的齐纳二极管基准),它是所有测量准确性的“标尺”。此外,仪器通常具备良好的电磁屏蔽、低热电动势设计和高质量的继电器切换系统,以最大限度减少外部干扰和内部寄生效应,确保在实验室级环境中实现微伏、纳安甚至微欧级别的精密测量。
应用场景
1.计量校准实验室:作为标准表校准其他仪表;
2.半导体/元器件测试:测量低漏电流、高阻值、微小电压;
3.传感器信号验证:如应变片、热电偶输出;
4.电源/电池研发:高精度监测充放电参数;
5.自动化测试系统(ATE):集成于产线测试平台。
维护保养
一、日常使用注意事项
1.避免过载输入
切勿超过各功能档位的最大输入电压或电流(如电压档误接入电流源),即使有保护电路,反复过载也会损伤内部精密元件或分流器。
测量前确认接线正确,尤其注意电流插孔与电压插孔不能混淆。
2.保持输入端子清洁干燥
定期检查香蕉插孔、四线电阻端子等是否氧化、积尘或受潮。可用无水酒精和防静电棉签轻轻擦拭。
避免在高湿、多尘或腐蚀性气体环境中使用。
3.预热后再进行高精度测量
开机后建议预热15–30分钟(高端型号甚至需1小时),使内部基准源和放大器达到热平衡,确保最佳精度。
4.使用合适的测试线与探头
选用低热电动势(low thermal EMF)测试线进行微伏或低阻测量,减少接触电势误差。
定期检查测试线绝缘是否破损、插头是否松动。
二、定期校准与性能验证
1.年度计量校准
按照ISO/IEC 17025或内部质量体系要求,每年送至有资质的计量机构进行溯源校准,确保符合技术指标。
校准应覆盖常用量程和功能(如DCV、ACV、电阻、电流等)。
2.自检与内部校准(如有)
多数高端DMM支持开机自检(POST)和通过前面板或软件执行内部校准(如“Calibrate”功能),用于补偿短期漂移。
注意:内部校准不能替代外部计量校准,仅用于日常状态确认。
3.使用标准源进行期间核查
在两次正式校准之间,可用高稳定度的标准电压源或标准电阻对关键量程进行快速比对,验证仪表是否仍在允差范围内。
三、环境与存储管理
1.工作环境要求
温度:通常18–28°C(最佳为23±1°C);
湿度:<60%RH,无凝露;
远离强磁场、高频辐射源(如大功率电机、射频设备)。
2.长期不用时的存放
关闭电源,拔掉测试线;
放入防尘罩或原装包装箱;
若存放超过3个月,再次使用前应通电预热并执行自检。
四、内部维护(非用户操作)
1.严禁用户自行拆机:台式DMM内部含有高精度模拟电路和校准数据,擅自打开可能导致性能下降或失去校准有效性。
2.如遇故障(如显示异常、读数漂移、无法开机),应联系厂家授权维修中心处理。
3.催化剂、基准源、继电器等关键部件寿命有限(如继电器机械寿命约10?次),频繁自动量程切换或高电流测试会加速老化,需合理规划测试流程。
五、软件与固件更新
1.定期检查厂商官网是否有固件升级,以修复已知问题或提升功能;
2.使用配套软件(如Keysight IO Libraries、Keithley KickStart)时,确保驱动和通信协议版本兼容。