八位半万用表是业界最高分辨的常用电磁计量仪器,基本档最高年稳定度在3ppm左右(Fluke 8508, 10V/20V档),差一些的有10ppm的(Keithley 2002, 10V/20V档),而且必须每年检定。这样的指标在很多场合下是不够的,不仅因为心理上的1ppm的不确定度上限,更主要是类似的仪器都具备类似的稳定度,互相不能测量。因此看来直接用八位半万用表来进行计量工作是无能为力了,也就是说,自己不能校准自己。然而,八位半万用表具备一些不寻常的指标超高的特性,而且不需要校准,可以在整个生命周期内由设计或由生产厂家保证,这些特性包括:
1、分辨力很高,与准确度比余量很大。
以最末位字数为单位,3位半到4位半万用表稳定度一般为几个字到十几个字,例如某万用表测量19.99V时,准确读为0.5%为0.1V,为10个字。对于6位半的,一般为几十个字,例如34401A,10V档年稳定度35ppm,分辨为1ppm,因此为35个字。而8位半的就非常高,比如3458A,10V档年稳定度8ppm,但分辨0.01ppm,因此为800个字。
2、线性度非常好
线性度是高位万用表追求的指标之一,一般其指标远远高于其年稳定度,比如3458A达到0.1ppm,是年稳定度的80倍。线性度好,类似一把尺子,不仅平直,而且刻度均匀(尽管每一个刻度绝对准确度不很高)。
3、噪音小
例如3458A,10V量程,当NPLC=100时(常用),RMS噪音达到了惊人的0.01ppm。
4、转移特性非常好,短期稳定性比较高。
转移特性即短期测量对比特性,能够在多大不确定程度上对比测量两个相似的量。这一方面要求噪音小、短期稳定性高,另一方面,也要求有足够高的线性度。例如3458A的10V转移特性为0.1ppm。
几种典型万用表不寻常特性对比表
Fluke 189, HP/Aigilent 34401A,HP/Aigilent 3458A,Fluke 8508A
基本档(年)准确度(ppm),250,30,8,2.7。
最高分辨力(ppm),20,1,0.01,0.005。
分辨力超出倍数(ppm),12.5,30,800,540。
线性度(ppm),n/a,3,0.1,0.1(10V时0.2)。
噪音(ppm),n/a,1,0.01,n/a。
转移特性(ppm),n/a,7.5,0.1,0.22(10V时0.32)。 |
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