如何确定数字万用表的精度

如果你不确定你的数字万用表测量是多么精确，在使用手册中找到它的精度规格，然后阅读这个故事的其余部分。

电子测量的准确性定义了指示值对测量信号的真实值的接近。模拟米通常将其精度列为全尺寸读数的百分比。当测量值接近满量程，或者至少高于满量程的2/3，发布的准确性有意义。然而，读取的读数来自满量程，当被视为读数的百分比时，它可以偏离真实值，而不是满量程的百分比。

例如，一个精度为±3%的模拟电压表被设置为0到100伏特范围。基于此精度，其指针可低于或高于真实读数3伏(100 V x 0.03 = 3 V)。如果真实的测量值是，例如，90.0 V，仪表读数可能在87 V和93 V之间或±3.3%的读数。然而，在相同的电压表的100-V刻度上测量10.0伏特可以读取7v到13v之间，或实际读数的±30%，而该仪表在技术规格内。因此，为了保持合理的精度，选择指针放置在满量程和满量程的2/3之间的模拟表量程。

与模拟仪表相比，数字万用表（DMM）具有许多实际优点。它们以直接格式呈现测量数据，这些格式不需要计算确切值，而且它们不受模拟仪表的视差误差。与模拟仪表中的仪表移动不同，数字万用表显示器没有移动部件，它们没有磨损和震动故障。DMMS自动检测极性，显示正负值，具有更好的过载保护，并提供自动和手动范围选择选项。

所有这些特性使许多DMM用户相信，因为仪表以直接十进制格式显示测量值，所显示的数字是测量参数的真实值。其他人阅读仪表手册，以找到基本的精度规格，例如±2%，并期望所有读数都在这个误差范围内。然而，要计算仪表制造商可以声称的真实值的实际偏差，并且仍然在规格范围内，需要对已公布的电表规格有更深入的了解。例如，首先，看看DMM的分辨率和范围如何影响精度，然后阅读下面的例子，了解仪表制造商真正的意思。

显示数字，DMM计数和分辨率
大多数手持dmm都有所谓的“3½位”显示器。右边的三个完整的数字字符可以显示从0到9的任何值，但是前导(最有效)数字只能是0或1，称为“½数字”。这样的仪表可以显示从0到1999的数字。它们也被称为2000计数的dmm。

DMM分辨率取决于整个转换过程中模数转换器(ADC)计数的最大数目。例如，具有3½位显示的2000计数计的理论分辨率是(1/2000)(100%)= 0.05%。然而，一个实用的分辨率也可以解释最不重要计数的数量——类似于精度评级。

通常，直流电压测量使用ADC的全计数能力，因为信号调理相当直接:它使用电阻分压器和滤波器。其他功能可能在范围上受到限制，或者需要信号调理来限制ADC输入范围并给出更粗的分辨率。高分辨率手持式数字多用表通常有4½位显示(20000计数)，可以显示从0到1999的任何值。40000计数米有4¾位显示，可以表示从0到39999的任何值。在中间的某处是3¾位数字显示器或4000计数的dmm。许多数字管理系统在前导数字包含0时，会暂时空出前导数字。

计数越多，分辨率越高，通常分辨率越高的dmm精度越高。然而，DMM的精度还取决于其他设计因素，如ADC精度、元件公差、噪声水平和内部参考的稳定性。因此，不要想当然地认为4½位的电表比3½位的电表精度高10倍。此外，由于dmm具有自动极性检测功能，它们显示的负值与正值在相同范围内。也就是说，3½位DMM的显示可以显示从-1999到0和从0到1999的任何数字。

范围
首先选择最高量程，以保持仪表安全，免受损坏，然后切换到逐步降低量程，以获得最准确的测量可用的给定仪表。最便宜的dmm的量程选择通常是手动的:用户将旋转开关设置到所需功能的适当范围。例如，3½位数字DMM的直流电压范围的典型选择包括200mv、2v、20v、200v和1000v(或一些更低的值)。最高量程受仪表能够安全处理的最大电压的限制。

对于手动量程改变仪表，切换到一个能提供未知电压的最大位数的量程。例如，当测量1.5 V电池时，最高1000 V量程只会显示“1”。切换到200v量程显示1.5,20v量程显示1.52，在2 V量程中得到的读数最准确，可能是1.523。这将在下面的DMM精度部分变得更加明显。

数字的准确性
一些说明书列出了基本的仪表精度为±%的读数。例如，如果直流伏特范围内的基本电表精度为±1%，而真实电压为1.00 V，则电表应显示1.00 V±1%的读数，即0.99 V到1.01 V。然而，基本精度并没有考虑ADC (DMM的核心)和其他模拟电路的内部工作。这些电路和ADC具有随功能而变化的公差、非线性和偏移量。此外，信号噪声可能需要限制分辨率。为了给仪表用户一个更精确的值，DMM制造商提供以下格式的精度规格:

完整精度规格:±(读数% + LSD数)

地点:

读数= DMM测量的信号的真值

LSD =最低有效位

LSD表示由于内部偏移、噪声和舍入误差造成的不确定性的大小。对于给定的DMM, lsd的数量因函数的不同而不同，甚至同一函数的范围不同而不同。精度和范围选择需要独立考虑，否则误解可能导致严重的误差。例如，考虑以下情况:

一个3½位数字显示DMM测量精度1.2 v参考输出。假设真实电压为1.200 V。DMM手册显示直流电压准确度为±(0.5% + 3)。你应该如何测量电压和解读读数?

首先，将仪表设置为200V范围。显示屏将指示测量的电压为xx.x.读数的百分比（1.200）（0.5）/ 100 = 0.006 V，甚至不能在显示器上看到，因为仅示出了小数点后的一个数字。但是，在允许三个允许的LSD计数时，请认识到显示屏上的最后一位数可以变化±3计数。因此，仪表可以显示1.2±0.3 V的值，或0.9 V至1.5 V的范围。这是一个±25％的潜在误差，所有因素组合，不可接受的精度测量。

将开关设置在20v范围，数值显示为X.XX，提高了精度。完全精度可计算为±(1.200)(0.5)/100 +0.03)=±0.036 V。因此，在1.16 V和1.23 V之间的任何读数都在精度规格范围内。这个完整的精度是读数的±3%，这是比较好的，但仍然不够准确。

最后，将DMM设置为2 V范围。显示格式更改为x.xxx。读数的百分比不会改变，但第三个LSD成为一个较小的因素。完整的精度可以是确定为±（1.200）（0.5）/ 100 + 0.003）=±0.009 V.仪表显示仅允许在窄1.191 v至1.209 V范围内。现在，完全的精度仅为读数的±0.75％，这足以进行测量。因此，在DMM过度范围之前选择最低测量范围可降低LSD的数量的负效果，并提供最准确的结果。

时间，温度和湿度
您的仪表是什么时候制造或重新校准的?大多数仪表制造商和校准服务只保证一年的精度规格。在此之后，DMM可能无法将其准确性保持在公布的范围内。因此，如果必须保证精度，仪表必须每年校准一次。

当环境温度高或低于指定的工作温度范围时，请勿使用仪表。除了仪表内的电子元件的工作温度规格外，LCD显示器还令人讨厌，因为在子弗置温度下变得缓慢并最终会擦空。在高温下，LCDS显示关闭的段的Ghost图像，最终变暗。

许多主要制造商生产的高质量dmm的工作温度范围为20°C至+55°C。

这种宽的温度范围保证了仪表在大多数室内和室外条件下的良好性能。但是，要注意便宜的仪表:许多仪表只能在0°C到+40°C之间可靠工作。在任何情况下，这些参数只有在相对湿度低于指定值(通常为80 - 90%)时才成立。

不要将操作温度与制造商规定的仪表精度的温度范围混淆。

与20°C至+55°C的工作温度范围相比，精度规格通常只保证在一个更窄的18°C至28°C(23±5°C)范围内，通常在较低的湿度水平。一些仪表规格列出了温度系数值，有助于计算整个工作温度范围的特定功能的精度。温度系数的一个典型示例是，在20°C至18°C之间和在28°C至+55°C之间，每°C为0.05倍(指定精度)。然而，不要假设每一个米都有相同的温度系数。如果仪表手册没有列出，由于环境温度波动造成的精度损失可能会高得多。此外，温度越高，湿度的影响就越大。

在工程交流中讨论:

更多信息:

http://www.fluke.com.

http://www.omega.com.

http://www.tek.com.

http://www.agilent.com

http://www.ul.com.

http://www.nist.gov

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