新型数字万用表概述

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数字万用表是大规模集成电路(LSI)与数显技术的结晶,颇受广大电子工作者的青睐。最近几年来,国内市场又陆续出现一些新型数字万用表,同早期产品相比,在测量精度以及功能上均有新的突破。本文对新型数字万用表的特点作一综述。

数字万用表的分类

尽管数字万用表的种类繁多,型号各异,但就其原理与用途而言,大体可分成5大类:

1.普及型数字万用表:例如DT-830、DT-840型等。

2.多功能型数字万用表:例如DT-870、DT-890C、DT-890FC型等。

3.高精度、多功能型数字万用表:例如DT-930F、DT-930F+、DT-930FG、DT-980型等412位数字万用表。

4.高精度、智能化数字万用表:例如北京无线电技术研究所从美国福鲁克公司引进生产的8840A型(5\(\frac{1}{2}\)位)、天津无线电一厂从美国迪特朗公司引进生产的1081型(71;2位)、英国舒力强公司最近研制的7081型(8\(\frac{1}{2}\)位)等。它们内部均带微处理器(CPU),具有数据处理、故障自检等多种功能,通过IEEE-488标准接口与计算机、打印机联接。以1081型数字万用表为例,该表可测1nV~1000V的交、直流电压,1μΩ~10MΩ的电阻,-100~+200℃温度(分辨力达0.001℃)。它采用自动校准(AUTO CAL)的专利技术,能对全部测量项目和量程进行自动校准,并能显示极值和各项测量误差。高精度、智能化数字万用表的问世,开创了现代电子测量技术的先河。

5.专用数字仪表:例如DM 6013型数字电容表,DM 6243型数字式电感电容表,都是常见的袖珍式专用仪表。DM 6040D型是LCR测量仪,可测电感、电容和电阻。IM 4025型则属于自动 LCR测量仪。此外,还有数字温度计、数字血压计、绝缘电阻测试仪等等。

目前在市售数字万用表产品中,第1、2类占绝大多数。

还需说明一点,随着产品不断更新和日臻完善,生产厂家继基本型之后又陆续推出一批改进型或增强型数字万用表。例如DT-890 B、C、FC均是原DT-890的改进型,而DT-930F+、DT-930FG则是DT-930F的增强型,它们在测量功能、精度指标等方面又有了进一步地提高。

新型数字万用表的特点

1.显示位数 数字万用表的显示位数一般为3~8位,具体讲,有3位、3\(\frac{1}{2}\)位、33;4位、4\(\frac{1}{2}\)位、51;2位、6\(\frac{1}{2}\)位、71;2位、8\(\frac{1}{2}\)位共8种。普及型数字万用表大多为31;2位(读作三位半)仪表,其最高位只能显示1或0(零亦可消隐),故称半位,其余3位是整位,可显示0~9全部数字。3\(\frac{1}{2}\)位数字万用表(DMM)的最大显示值为1999。

目前国内外市场又推出3\(\frac{3}{4}\)位DMM。现在对33;4位的定义尚不统一。一些集成电路生产厂家(例如NSC公司、Intersil公司认为,3\(\frac{3}{4}\)位的最大显示值为3999,其量限比31;2位高一倍,典型产品有DDD 3701、ICL7149等单片A/D转换器,均可构成数字万用表。而一些仪器厂家(例如日本第一商事株式会社)则认为3\(\frac{3}{4}\)位的最大显示值应为2999,即量限比31;2位高50%,象DT-860 A、DT-910型3\(\frac{3}{4}\)位数字万用表就是这样定义的。上述定义的不统一,系不同厂家作出各自规定而造成的。

常见的4\(\frac{1}{2}\)位袖珍式数字万用表有DT-930F、DT-930F+、DT-930FG、DT-980。41;2位台式数字万用表有DM8145、DM8245等。它们的最大显示值均为19999。

2.量程转换 数字万用表有三种量程转换方式:手动转换量程(Manual range)、自动转换量程(Auto range)、自动/手动转换量程(Auto/Manual range)。

手动转换量程式数字万用表的内部电路比较简单,价格相对也低,但操作比较繁琐,而且量程选得不合适,容易使仪表过载。

自动转换量程式数字万用表能简化操作步骤,并可以有效地避免过载现象。其不足之处是测量过程较长,即使被测电量很小,每次测量也要先从最高量程开始,然后逐渐降低量程,直至合适为止,这势必增加等待时间。另外这类表的价格较高。自动转换量程式数字万用表的典型产品有DT-840、DT-845、DT-860、DT-860 B、DT-860 C、DT-910、SK-6221等。

自动/手动转换量程式数字万用表兼有二者的特点,使用更灵活。典型产品有DT-950。

3.外形结构 数字万用表的外形主要有袖珍式和台式两种,前者普遍采用LCD液晶显示器,后者大多使用LED显示器。高精度智能数字万用表一般采用台式结构。

此外,也有的数字万用表制成笔式、台历式、日记本式。还有的与电子计算器或电子手表合为一体,这类表的精度较低。

数字万用表外壳一般选用ABS工程塑料制成,重量轻、强度高。为增加装饰性,普遍采用制作精美、色彩艳丽的柔性薄膜面板,上面印有面板所需的字符及商标。薄膜面板是用磨砂聚碳酸脂材料制成,具有装饰效果好、硬度高(抗划痕性能好)、耐磨性强、使用寿命长等优点,可用清水或酒精擦洗(不得用丙酮擦洗),保持常新。薄膜面板的背面有强力压敏胶层,揭掉防粘纸,即可粘贴在机壳的外表面。

4.基本功能与扩展功能 新型数字万用表在功能上作了进一步扩展。例如,测温型数字万用表DT-890C、 DT-890FC、 DT-940B、 DT-940C、 DT-970,配上温度传感器(仪表附件)即可测量温度。DT-890C、 DT-930F+、 DT-930FG增设了200nS电导档,能测量5MΩ~10000MΩ的高阻。GY-5605型还设计了2μS、200nS两个电导档,其中2μS档可测0.5MΩ~1000MΩ的高阻。

DT-890 FC、DT-980均设两个测频率档:20kHz、200kHz,可测10Hz~200kHz的低频。DT-930F+、DT-930FG只能测10Hz~20kHz的音频频率。

为方便用户使用,有的数字万用表(例如DT-890FC、DT-970、DT-980)增加了读数保持功能键或开关(HOLD)。只要接通HOLD ON开关,显示器上的测量结果就被保存下来。读数保持时间与开关接通时间相同。

在专用数字表中还有DW860型数字功率计,可测0~500W的电功率。DT-920型数字式电阻表可提供3~1000V的测试电压,最高能测量200000MΩ的超高阻,可代替兆欧表作绝缘强度测试,而测量精度远优于兆欧表。

5.测量精度 一般3\(\frac{1}{2}\)位仪表基本量程的精度可达±0.5%~±0.1%,41;2位仪表是±0.05%~±0.02%,5\(\frac{1}{2}\)位可达±0.01%~±0.005%,71;2位可达±0.0001%。

数字万用表的基本量程(通常为最低直流电压档)精度最高,随着量程的扩展或经过各种转换器之后。精度指标会降低。

6.分辨力 数字仪表在最低电压量程上末位一个字所对应的数值称作分辨力,它反映灵敏度的高低。3\(\frac{1}{2}\)位数字万用表的分辨力可达0.1mV,即100μV,41;2位可达10μV,8\(\frac{1}{2}\)位数字万用表的分辨力高达10nV(1nV=10\(^{-}\)9V)。

7.保护装置 数字万用表内部都有比较完善的保护电路,出现误操作时可以保护大规模集成电路不致于损坏。新型数字万用表除使用快速熔丝管、双向限幅二极管、热敏电阻、复合管等多重保护措施外,还增加了压敏二级管或过压放电保护器,进一步提高了仪表的可靠性。

8.模拟/数字混合式数字万用表 为与袖珍式数字万用表竞争,指针式万用表目前也朝着集成化、小型化(薄型)、多功能方向发展。一种模拟/数字混合式数字万用表现已问世。最近日本研制出三和牌DA-250型万用表,既保留了指针式表盘,又增加了3\(\frac{1}{2}\)位数显窗口,兼有模拟仪表与数字仪表之优点。(沙占友)