萬用表使用方法詳解ppt課件VIP

,萬用表使用方法詳解,Eli.liu日期：2014.09.01,一、數(shù)字萬用表的基本原理二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo)三、數(shù)字萬用表的測(cè)量等效電路四、部門使用數(shù)字萬用表簡(jiǎn)介,目錄,一、數(shù)字萬用表的基本原理,1.數(shù)字萬用表功能,數(shù)字萬用表DMM(DigitalMultiMeter)，是指可以直接測(cè)量電壓、電流、電阻或其它電參量，其功能可任意組合并以十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)量的電測(cè)量儀表。數(shù)字萬用表的平臺(tái)構(gòu)建方案如下圖所示：,一、數(shù)字萬用表的基本原理,2.數(shù)字萬用表結(jié)構(gòu)框圖,數(shù)字萬用表的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，直流電壓、電流與電阻的測(cè)量可以直接通過ADC與MCU進(jìn)行處理，處理所得的值送交LCD顯示。而交流部分則要經(jīng)過一個(gè)真有效值轉(zhuǎn)換芯片之后再進(jìn)入ADC，對(duì)于電容和頻率要先經(jīng)過CPLD之后再進(jìn)入ADC，所有的計(jì)算，處理以及校正都在MCU之中進(jìn)行。MCU的外圍模塊還包括按鍵功能模塊，LCD顯示模塊，RS232通信模塊。,二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo),1.真有效值（TRMS）,交流電壓的測(cè)量實(shí)際上是測(cè)量其真有效值，所謂真有效值即為“真正有效值”之意，英文縮寫為“TRMS”，也稱為真均方根值，它的定義如下：,經(jīng)過變換，上式等效為：,從上式可知，對(duì)輸入電壓依次進(jìn)行“取絕對(duì)值平方/除法取平均值”運(yùn)算，便能得到交流電壓的有效值。,二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo),1.真有效值（TRMS）,隨著集成電路的迅速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了各種真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器。AD公司的AD536芯片，就是一款能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)測(cè)量各種電壓波形的有效值的TRMS/DC轉(zhuǎn)換器。其原理圖如下所示：,真有效值儀表的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠精確測(cè)量各種電壓波形的有效值，而不必考慮被測(cè)波形的參數(shù)以及失真。,二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo),2.顯示位數(shù),顯示位數(shù)：指能顯示09共十個(gè)完整數(shù)碼的顯示器的位數(shù)。能顯示09十個(gè)完整數(shù)碼的顯示器的位數(shù)稱為完整位或滿位；只能顯示“1”或“0”，是不完整位，稱之為1/2位或半位。不完整位通常是最高位。最高位只能取05的位稱為位。5位指數(shù)字電壓表的最大顯示為599999。一個(gè)3位半的表，后三位可以顯示三個(gè)從0到9的全數(shù)字位，前一位只顯示一個(gè)半位（顯示1或顯示0）。,二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo),3.量程,指測(cè)量電壓范圍的上限值與下限值之差，包括基本量程和擴(kuò)展量程?；玖砍蹋何唇?jīng)衰減器和放大器的量程稱為基本量程，如1V或10V，也有的為2V或5V，基本量程的測(cè)量誤差最小；擴(kuò)展量程：借助于衰減器和輸入放大器的適當(dāng)配合來完成量程擴(kuò)大的。,二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo),4.分辨率-靈敏度,指數(shù)字電壓表能夠顯示被測(cè)電壓的最小變化值，即最小量程時(shí)顯示器末位跳一個(gè)字所需的最小輸入電壓。在不同的量程上分辨率是不同的，最小量程的分辨率是最高的。數(shù)字萬用表的分辨率一般用位數(shù)或字表示。例如DT-890型DVM為三位半電壓表，在最小量程200mV上滿度值為199.9mV，則其分辨率為0.1mV。一個(gè)3位半的數(shù)字表可以達(dá)到1999字的分辨率；一塊4位半的數(shù)字萬用表可以達(dá)到19999字的分辨率?，F(xiàn)在的4位半數(shù)字萬用表的分辨率已經(jīng)提高到32000或50000字。,二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo),5.精度,萬用表的精度是指在特定的使用環(huán)境下,出現(xiàn)的最大允許誤差。換句話說，精度就是用來表明數(shù)字多用表的測(cè)量值與被測(cè)信號(hào)的實(shí)際值的接近程度。對(duì)于數(shù)字萬用表來說，精度通常使用讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示如，1%的讀數(shù)精度的含義是數(shù)字萬用表顯示100.0V時(shí)，實(shí)際的電壓可能會(huì)在99.0V到101.0V之間。在詳細(xì)說明書中可能會(huì)有特定數(shù)值加到基本精度中，它的含義就是，對(duì)顯示的最右端進(jìn)行變換要加的字?jǐn)?shù)。在前面的例子中，精度可能會(huì)標(biāo)為(1%+2)。因此，如果萬用表的讀數(shù)是100.0V，實(shí)際的電壓會(huì)在98.8V到101.2V之間。,二、數(shù)字萬用表的技術(shù)指標(biāo),6.誤差,誤差分為固有誤差和工作誤差。對(duì)于固有誤差主要是讀數(shù)誤差和滿度誤差。U=(%Ux+%Um)式中：誤差的相對(duì)項(xiàng)系數(shù)誤差的固定項(xiàng)系數(shù)Ux被測(cè)電壓讀數(shù)UmDVM量程的滿度值工作誤差是指在額定工作條件下的誤差，通常也用絕對(duì)誤差的形式表示。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,1.直流電壓測(cè)量電路,采用電阻分壓器把基本量程為200mV的表擴(kuò)展成五量程的直流數(shù)字電壓表。RP2是分壓電阻，通過調(diào)整RP2使R7+RP2=9M。R6是限流保護(hù)電阻，C17是消除高頻噪聲干擾的電容。ICL7106是MAXIM公司的單片智能數(shù)字萬用表專用芯片。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,1.直流電壓測(cè)量電路,測(cè)量原理電路如左圖所示當(dāng)開關(guān)打到最上面時(shí)，為200mv檔；當(dāng)開關(guān)打到2V時(shí)，由分壓電阻計(jì)算可知：,依次可計(jì)算其他檔位電壓。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,2.直流電流測(cè)量電路,R1、R3R5、RCU組成了I-V轉(zhuǎn)換器。被測(cè)輸入電流流過分流電阻時(shí)產(chǎn)生壓降，作為基本表的輸入電壓，這就實(shí)現(xiàn)了I-V轉(zhuǎn)換。FU是快速熔絲管，串在輸入端，作過流保護(hù)，硅二極管D1、D2接成雙向限幅電路，作為過壓保護(hù)元件。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,2.直流電流測(cè)量電路,測(cè)量原理電路如左圖所示基本量程的量程電壓為200mv，當(dāng)電流檔打到10A時(shí)，計(jì)算電阻值為：,當(dāng)打到200mA時(shí)，可計(jì)算電阻為：,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,3.交流電壓測(cè)量電路,對(duì)交流信號(hào)的測(cè)量，首先要經(jīng)過一個(gè)隔直電容,去除其中的直流信號(hào)，經(jīng)緩沖器后，通過低通濾波器、頻率補(bǔ)償，RMS真有效值轉(zhuǎn)換芯片處理后，才可得到穩(wěn)定的直流信號(hào)。,1、隔直電容,2、低通濾波器,3、程控電容EQ,4、RMS真有效值轉(zhuǎn)換器,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,3.交流電壓測(cè)量電路,當(dāng)檔位打在交流毫伏時(shí)，其量程有50mV，500mV兩種，交流信號(hào)經(jīng)過x1放大器進(jìn)行緩沖，然后通過低通濾波器，濾掉高頻干擾信號(hào)，在這里分成兩路，50mV經(jīng)過x10放大器，500mV則經(jīng)過xl放大器，其目的是在這里都變成500mV的交流信號(hào)，然后經(jīng)過程控電容EQ進(jìn)行頻率補(bǔ)償，再經(jīng)過RMS真有效值轉(zhuǎn)換器，把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，再經(jīng)過x4放大器，讓其直流信號(hào)變成2.2V之間的直流電壓信號(hào)進(jìn)入AD。交流測(cè)量的量程有5V，50V，500V。原理與交流毫伏的測(cè)量相同，只是首先要把利用分壓電阻，很容易得到想要的值。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,4.交流電流測(cè)量電路,交流電流的測(cè)量方法與直流電流相同，采集的交流電壓，經(jīng)緩沖后，再經(jīng)低通濾波器，再經(jīng)過頻率補(bǔ)償與RMS真有效值轉(zhuǎn)換，得到的直流電壓信號(hào)經(jīng)過放大相應(yīng)倍數(shù)的放大器，后送入AD。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,5.電阻測(cè)量電路,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,5.電阻測(cè)量電路,測(cè)量原理電路如左圖所示：采用2.5V的恒流源作為歐姆激勵(lì)，在此恒流源上串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)電阻Rc和Rx，R10、R11、R12、R13和R14作為標(biāo)準(zhǔn)電阻Rc，在電阻端子和公共端子之間連接被測(cè)電阻，這樣T15和T16兩端點(diǎn)的電壓就是標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓，T17和T18兩端點(diǎn)的電壓就是被測(cè)電阻兩端的電壓。本系統(tǒng)的電阻量程分為200、2K、20K、200K、2M、20M和200M。選擇R10=2K、R11=10K、R12=100KR13=1M和R14=10M。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,6.電容測(cè)量電路,電容的測(cè)量是比較麻煩的，對(duì)于電容的性質(zhì),主要是用充放電法。所謂的充放電法就是對(duì)待測(cè)電容進(jìn)行充電，然后再對(duì)它進(jìn)行放電，電路中設(shè)有兩個(gè)放大器，當(dāng)電壓信號(hào)到達(dá)某值時(shí)起翻轉(zhuǎn)作用，把兩次翻轉(zhuǎn)的時(shí)間由CPLD測(cè)出，送入MCU求出其容值。由2.5V恒壓源給電容充電,等電容沖到飽和后，開始放電，兩個(gè)放大器起翻轉(zhuǎn)電壓作用，當(dāng)達(dá)到2V時(shí)上面的放大器接通，輸出高電平，當(dāng)電容電壓放到1V時(shí)，下邊的放大器接通,輸出高電平，這兩個(gè)電平送入CPLD，經(jīng)CPLD處理后，送入MCU，通過計(jì)算得到電容值。,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,6.電容測(cè)量電路,充電時(shí)，達(dá)到2V時(shí)，導(dǎo)通，輸出高電平給CPLD,放電時(shí)，低至1V時(shí)，導(dǎo)通，輸出高電平給CPLD,三、數(shù)字萬用表的測(cè)試電路,7.二極管測(cè)量電路,二極管的測(cè)量就是測(cè)量其通斷性，由電源給一個(gè)0.5mA的電流源，當(dāng)二極管接通時(shí)，有電壓信號(hào)，再送入MCU即可。如圖示，二極管不導(dǎo)通，萬用表顯示無電壓；調(diào)轉(zhuǎn)二極管后，導(dǎo)通，萬用表測(cè)得其導(dǎo)通電壓0.7V左右。,四、部門所用數(shù)字萬用表簡(jiǎn)介,1.AgilentU1253B,四、部門所用數(shù)字萬用表簡(jiǎn)介,1.AgilentU1253B,測(cè)量DC、AC和AC+DC電壓和電流。測(cè)量AC電壓和電流的真有效值。電阻的最大測(cè)量值為500M。電導(dǎo)的測(cè)量值介于0.01nS(100G)和500nS之間。電容的最大測(cè)量值為100mF。頻率計(jì)數(shù)器可測(cè)量高達(dá)20MHz的頻率。測(cè)量帶有可選擇參考阻抗的dBm。帶有可選擇0C補(bǔ)償?shù)臏囟葴y(cè)試（無環(huán)境溫度補(bǔ)償）。用J型或K型探頭測(cè)量溫度。測(cè)量頻率、占空比和脈沖寬度。動(dòng)態(tài)記錄最小值、最大值、平均值和當(dāng)前讀數(shù)。二極管和有聲通斷測(cè)試。帶有可選擇頻率、脈沖寬度和占空比的方波發(fā)生器。,四、部門所用數(shù)字萬用表簡(jiǎn)介,2.UNI-TUT71A,四、部門所用數(shù)字萬用表簡(jiǎn)介,2.UNI-TUT71A,UT71C是40000計(jì)數(shù)43/4數(shù)位，自動(dòng)量程真有效值數(shù)字萬用表。本系列儀表可用于測(cè)量：真有效值交流或(CAC+DC)電壓和電流、直流電壓和電流、電阻、二極管、電路