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更好地利用数字万用表测量的8项提示(2)

更好地利用数字万用表测量的8项提示(2)

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提示4 用数字万用表测量低频交流信号
大多数现代万用表可测量频率低至20 Hz 的AC信号。但有些应用要求测量更低频率的信号。为进行这样的测量,您需要选择适合的万用表,并进行适宜的配置。请看下面这些例子:

Agilent 34410A 和34411A 万用表使用数字采样技术,可进行低至3 Hz 的真有效值测量。它通过数字方法在慢滤波器时把稳定时间提高到2.5 s,为进行最好的测量,您应注意:

1. 设置正确的AC 滤波器非常重要。滤波器用于平滑真有效值转换器的输出。在频率低于20 Hz时,正确的设置是LOW。在LOW滤波器设置时,通过插入2.5 s延迟保证万用表稳定。用如下命令设置低滤波器。

VOLTage:AC:BANDwidth MIN

2. 如果您知道被测信号的最大电平,应设置手动量程,以帮助加快测量。每次低频测量的较长稳定时间将会显著减慢自动量程。

我们推荐您设置手动量程。

3. 34401A 用一个隔直流电容器阻断AC RMS 转换器测量直流信号。从而允许万用表用最好的量程测量AC 成份。在测量具有高输出阻抗的源时,为保证隔直流电容器的稳定,需要保证有充裕的时间。稳定时间不受AC 信号频率影响,但会受DC 信号中任何变化的影响。

The Agilent 3458A 有三种测量AC RMS 电压的方法; 它的同步采样模式能测量低至1 Hz 的信号。为把万用表配置为进行低频测量:

1. 选择同步采样模式:
SETACV: SYNC

2. 在您使用同步采样模式时,对于ACV 和ACDCV 功能,输入信号是DC 耦合的。在ACV 功能时,用数学方法把DC 成分从读数中扣除。这是重要的考虑,因为组合的AC 和DC 电压电平可能造成过载条件,即使AC电压本身并未超载。

3. 选择适宜的量程可加快测量,因为当您测量低频信号时,自动量程特性会造成延迟。

4. 为对波形采样,万用表需要确定信号周期。用ACBAND 命令确定暂停值。如果您未使用ACBAND 命令,万用表可能会在波形重复前暂停。

5. 同步采样模式用电平触发同步信号。但输入信号上的噪声有可能造成假的电平触发,而得到不精确的读数。重要的是选择能提供可靠触发源的电平。例如要避免正弦波的峰值,因为信号变化较慢,而噪声却很容易造成假触发。

6. 为得到精确的读数,要保证您周围的环境在电气上是“安静”的,并使用屏蔽测试线。启用电平滤波、LFILTER ON,以降低对噪声的灵敏度。

配置34401A可采用与34410A和34411A相同的配置方法。34401A
用带有隔直流电容器的模拟电路转换有效值电压。它可测量低至3 Hz的信号。为达到最好测量结果,要选择低频滤波器、使用手动量程,并验证各种直流偏置是稳定的。当您使用慢滤波器时,即插入了7 s的延迟,从而保证了万用表的稳定。

提示5 选择用于数字万用表温度测量的传感器

有四种常用于数字万用表温度测量的传感器: 电阻温度探测器
(RTD)、热敏电阻、IC温度感应器件和热偶。它们各有自己的优点和缺点。
用热敏电阻得到更好的灵敏度
热敏电阻由半导体材料构成,可提供很高的灵敏度,但它们只有有限的温度范围,通常为-80°C 至150°C。热敏电阻的温度和电阻的关系是非线性的,因此变换算法非常复杂。Agilent 万用表用标准Hart-
Steinhart近似提供精确的变换,典型分辨率为0.08°C。

用RTD 得到更好的精度

电阻温度探测器(RTD)提供电阻和温度间非常精确和高度线性的关系,可测温度范围约为-200°C至500°C。如Agilent 34410A 这类现代万用表提供IEC 751 标准RTD 的温度测量,其灵敏度为 0.0385 Ω/°C。
IC 温度感应器件产生与摄氏度呈线性关系的电压
许多厂商提供能产生电压正比与摄氏度和华氏度的探头。这些探头通常使用IC 温度感应器件,例如National Semiconductor LM135系列。这类IC器件可覆盖-50°C至+150°C的温度范围。您能容易地按万用表显示的探头输出计算温度。例如270 mV 即相当于27°C。

提供极端温度测量的热偶

热偶可测量-210°C至1100°C的极宽温度范围,它坚固的结构能适应恶劣环境的要求。与其它类型的温度感应器件不同,热偶进行的是相对温度测量,因此还需要有一个进行绝对温度测量的参考结。但对大多数应用来说,增加一个外部参考结并不现实。我们推荐使用Agilent34970A数据记录仪和带内置参考结的34901A 20通道多路开关。34970A上也有内置的、适用于常用热偶的温度变换算法。

小结

为监视一个温度,热敏电阻和34410A 这样的万用表是简单的低价解决方案。要得到精确的温度读数,应使用RTD。在监视多个温度或高温时,专用数据记录仪是最好的选择。
提示6 用万用表进行成组的测量
万用表一般使用两级触发系统;为得到一个读数,必须满足两套触发条件。图6示出在34401A 万用表中使用的两级触发模型。通常把采样数和触发数都设置为1,在接收到一个触发时取一个读数。也可增加采样数,也就是在接收到一个触发时取N 个读数。如果采样数保持为1,而把触发数增加到N,那么每次读数都要求触发。在这两种情况下,需要在各读数间插入触发延迟。

默认的触发延迟由万用表配置,从而实现测量的稳定,其变化决定于量程和功能。触发延迟可以手动设置。必须注意这一延迟是在软件中实现的,会有描写时间变动量。此外,测量时间也会有变化,因此难以用这种方案采样固定时间间隔的信号。图7展示使用触发延迟进行的一系列测量。

图8示出第二种触发模型。这是在34410A、34411A 和3458A 中使用的模型。它允许独立设置触发延迟和采样间的时间。此外,用采样环(n个读数)可更快地得到读数和实现最小的时间变动量。大多数采样环在硬件中实现,由最少的固件
保证一致性的定时。

34410A、34411A和3458A可配置为尽可能快地采样读数,但也可以使用定时器。
为配置突发测量,应设置触发延迟,以实现触发后和第一个读数前的稳定。用定时器设置读数间的精确时间间隔。34410A 和34411A有前面板数据记录能力,可简化突发测量的配置。
提示7 用万用表检测峰值
万用表能很好地用直流功能采样低频信号。通常带宽限制为8 kHz或更低。传统上是用模拟峰值检测电路捕获和保持峰电压,直到A/D电路能够测量这一电压。这项技术提供高带宽,也可用于捕获持续时间很短的尖峰。在多通道系统中也使用这项技术,此时一个模数转换器与各通道上的峰探测器相连。这种常用技术能非常快地采样信号,保存它的极大值和极小值。

在许多应用中,示波器所显示噪声尖峰所包含的能量是较小的。噪声通常由 EMI 引入,并有可能屏蔽掉所感兴趣的信号 — 例如汽车引擎就会产生很大的EMI。物理量测量,如温度和油量传感器的测量结果通常改变很慢。这样就会在所使用的滤波器和较慢的A/D 中注入高频噪声。因此不需要用高速A/D采样滤波器的输出。

对于峰值的确定和测量,万用表是非常合适的工具。万用表提供信号调理(增益、衰减和低通滤波)及适宜的采样率(1 kSa/s至50 kSa/s)。大多数万用表有内置的运算功能,可用来确定最大值和最小值。为得到最高读数率,您可能要进行后处理,因为运算功能也许会减慢读数率。增读数速度的其它方法包括选择小的时隙,关断自动归零和显示。 表征信号和确定峰值是带有峰值检测特性Agilent 新34410A 和34411A万用表经常遇到的任务。在您监视一个直流信号时,可以用副显示示出高峰值、低峰值和峰峰值。无论万用表取何时隙设置,峰值检测特性始终以50 kSa/s 采样,并且不需要数学运算。图9示出每次读数后的常规峰读数更新。

取得一个读数的一种替代方案是设置为一组读数,在一组直流读数中只返回一个峰值测量结果,如图10 所示。 第三种方案是改变万用表的测量时隙时间,进行一次长时间的读数。这第三种方法如图11 所示。一次较长的测量返回一个峰值测量结果。 34410A和34411A峰检测每20 μs采样一次信号。峰值将保持到下一次触发。您可改变测量时隙时间,从而把峰值保持较长时间。每次峰值测量都提供峰峰值、高峰值和低峰值。

提示8 用附件让万用表发挥最大的效能 更容易地检测

您往往要把双电路板的检测: 观看造成探头的滑动。34401A、34410A 和定有效读数的读数的读数使您能集Agilent 34133A精密工作更为容易。这轻,并配有使用Agilent 专利点测头可帮助吸收小的滑刺入焊点中。

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