- 數字萬用表使用注意
- 調零測量消除因接線造成的誤差
- 用直流偏置進行交流測量
- 測量低頻交流信號等
提示1 避免因連接、測試線和數字萬用表連線造成的測量誤差
消除因接線所造成誤差的最簡單方法是進行調零測量。對于直流電壓或電阻測量，要選擇適合的測量量程，然后把探頭接到一起并等待一個測量 — 這是最接近于零輸入的情況 — 然后按調零(null)按鈕。以下得到的讀數將扣除調零測量的結果。調零測量非常適合直流和電阻測量功能。但這項這技術并不適合交流測量。交流轉換器在量程的較低部分不能很好工作;Agilent 34401A 數字萬用表的模擬轉換器未規定低于10%滿度時的技術指標。Agilent 34410A 和34411A數字萬用表用數字技術，能一直測量到1%滿度，但也不能用于測量短路。
連接
如果您用不同金屬連接，就會構成一個熱偶結。熱偶結產生隨溫度變化的電壓。這一電壓雖然很低，但如果您正在測量小電壓，或您的系統有許多連接，就需要認真對待這一問題?？烧J為這一熱偶結是在DUT 處、繼電器(多路轉換器)處和您數字萬用表處。使用銅 - 銅結可把這一偏置量減到最小。
在進行電阻測量時，您可使用偏置補償測量任何偏置電壓，并扣除這項誤差。圖1示出在偏置補償測量中進行的兩次測量，第一次測量帶有電流源，第二次測量沒有電流源。把第一個讀數減第二個讀數，再除以已知的電流源電流值，就得到實際電阻值。由于測量中要取兩個讀數，因此讀數速度會降低，但測量精度將提高。偏置補償既可用于兩線，也可用于四線電阻測量。
圖 1
連線
四線歐姆法是測量小電阻的最精確方法。用這種方法能自動扣除測試線電阻和接觸電阻。四線電阻測量連接見圖2。使用一個已知電流源和測量電阻器產生的電壓，就能計算出未知電阻值。一組附加測試線用來承載至未知電阻器的電流，在它上面產生的電壓可通過電壓感應線測量。沒有電流流過電壓感應線，因此它也不會產生電壓降。
內部數字萬用表偏置
自動歸零用于消除數字萬用表內部的誤差源。在自動歸零被啟用時，數字萬用表在每次測量后從內部斷開輸入信號，得到一個零讀數。然后在接著的測量中減去該零讀數。這樣就避免了數字萬用表輸入電路中所存在偏置電壓對測量精度的影響。四線測量中自動歸零是始終啟用的，但您可為提高測量速度而禁
用自動歸零功能。當自動歸零禁用時，數字萬用表取一次零讀數，然后把它從隨后的所有測量中扣除。在您每次改變功能、量程或積分時間時，都會取一次新的零讀數。
提示2 測量大電阻
穩定時間效應
與電阻器并聯的電容會在最初連接后和量程改變后產生穩定時間誤差。現代數字萬用表插入一個觸發延遲，它給出用于使測量達到穩定的時間。觸發延遲的長度取決于所選的功能和量程。在電纜和裝置的組合電容量小于數百pF 時，這些延遲對于電阻測量是足夠的，但如果電阻器上有并聯的電容，或您測量的是高于100 kΩ 的電阻，默認的延遲也許是不夠的。由于RC時間常數的影響，穩定可能需要相當長的時間。有些精密電阻器和多功能校準器使用并聯的電容器(1000 pF 至100 μF)，它和高值電阻器一起濾除由內部電路注入的噪聲電流。由于電纜和其它裝置中的介電吸收(浸潤)效應，有可能會增加RC 時間常數，并要求更長的穩定時間。在這種情況下，您可能需要在進行測試前先增加觸發延遲。
電容存在時的偏置補償
如果電阻器上有并聯電容，就可能需要關斷偏置補償。當偏置補償在沒有電流源的情況下取第二個讀數時，它將測量任何電壓偏置。但如果裝置有長的穩定時間，就會造成有誤差的偏置測量。數字萬用表會把同樣的觸發延遲用于偏置測量，以試圖避免穩定時間問題。增加觸發延遲是使裝置完全穩定的另一解
決方案。
高電阻測量中的連接
在您測量大電阻時，絕緣電阻和表面污染會造成相當大的誤差。需采取各種預防措施保持高阻系統的“清潔”。測試線和夾具對絕緣材料和“骯臟”表面膜層吸濕所造成的泄漏非常敏感。與PTFE Teflon絕緣體(109 Ω)相比，尼龍和PVC是相對差的絕緣體(1013 GΩ)。如果您在潮濕條件下測量1 MΩ 電阻，尼龍或PVC 絕緣體泄漏對誤差的貢獻很容易達到0.1%。
提示3 用直流偏置進行交流測量
許多信號包含AC和DC兩種成份。例如不對稱方波就包含這兩種成份。許多聲頻信號中也含有由DC偏置電流產生的DC偏移，該電流用于驅動輸出晶體管。有些情況需要測量DC+AC電壓，而另一些情況可能只需要AC成份。對于這一聲頻例子，放大器增益就是把輸入AC電壓與輸出AC 電壓相比較。
大多數現代萬用表在AC RMS轉換器前面使用一個隔直流電容器。它隔離DC電壓，而允許萬用表只測量AC值。更重要的是萬用表可為實現最好的測量標度AC信號。例如在測量電源的AC紋波時，萬用表隔離高電平的DC，而根據按AC成分選擇的量程放大AC 信號。
為進行最精確的AC+DC測量，應獨立測量這兩種成分。萬用表可通過使用適合的量程和抑制AC 成分的積分時間，實現所可能的最好DC測量。在進行AC測量時，要按AC成份選擇適宜的量程。您可使用如下公式計算AC+DC RMS 值:
True RMSAC+DC = √ ( AC2 + DC2 )
Agilent 新的34410A 和34411A在進行AC 電壓測量時使用隔直流電容器。AC 的測量采用數字技術，可得到更快的穩定時間，并能處理更高的峰值因子，這是在測量脈沖串時經常會遇到的情況。在測量脈沖時，要確保脈沖不包含高于萬用表帶寬的頻率。34410A 和34411A能測量達300 kHz的AC信號。如果有大量AC成分的頻率低于8 kHz，那么34410A 和34411A 會有帶峰值檢測的DC功能精確測量DC和AC成分。對于更高頻率的信號，您可單獨測量AC成分，再用公式計算AC+DC的測量結果。
大多數現代萬用表可測量頻率低至20 Hz 的AC信號。但有些應用要求測量更低頻率的信號。為進行這樣的測量，您需要選擇適合的萬用表，并進行適宜的配置。請看下面這些例子:
Agilent 34410A 和34411A 萬用表使用數字采樣技術，可進行低至3 Hz 的真有效值測量。它通過數字方法在慢濾波器時把穩定時間提高到2.5 s，為進行最好的測量，您應注意:
1. 設置正確的AC 濾波器非常重要。濾波器用于平滑真有效值轉換器的輸出。在頻率低于20 Hz時，正確的設置是LOW。在LOW濾波器設置時，通過插入2.5 s延遲保證萬用表穩定。用如下命令設置低濾波器。
VOLTage:AC:BANDwidth MIN
2. 如果您知道被測信號的最大電平，應設置手動量程，以幫助加快測量。每次低頻測量的較長穩定時間將會顯著減慢自動量程。
我們推薦您設置手動量程。
3. 34401A 用一個隔直流電容器阻斷AC RMS 轉換器測量直流信號。從而允許萬用表用最好的量程測量AC 成份。在測量具有高輸出阻抗的源時，為保證隔直流電容器的穩定，需要保證有充裕的時間。穩定時間不受AC 信號頻率影響，但會受DC 信號中任何變化的影響。
The Agilent 3458A 有三種測量AC RMS 電壓的方法; 它的同步采樣模式能測量低至1 Hz 的信號。為把萬用表配置為進行低頻測量:
1. 選擇同步采樣模式:
SETACV: SYNC
2. 在您使用同步采樣模式時，對于ACV 和ACDCV 功能，輸入信號是DC 耦合的。在ACV 功能時，用數學方法把DC 成分從讀數中扣除。這是重要的考慮，因為組合的AC 和DC 電壓電平可能造成過載條件，即使AC電壓本身并未超載。
3. 選擇適宜的量程可加快測量，因為當您測量低頻信號時，自動量程特性會造成延遲。
4. 為對波形采樣，萬用表需要確定信號周期。用ACBAND 命令確定暫停值。如果您未使用ACBAND 命令，萬用表可能會在波形重復前暫停。
5. 同步采樣模式用電平觸發同步信號。但輸入信號上的噪聲有可能造成假的電平觸發，而得到不精確的讀數。重要的是選擇能提供可靠觸發源的電平。例如要避免正弦波的峰值，因為信號變化較慢，而噪聲卻很容易造成假觸發。
6. 為得到精確的讀數，要保證您周圍的環境在電氣上是“安靜”的，并使用屏蔽測試線。啟用電平濾波、LFILTER ON，以降低對噪聲的靈敏度。
配置34401A可采用與34410A和34411A相同的配置方法。34401A
用帶有隔直流電容器的模擬電路轉換有效值電壓。它可測量低至3 Hz的信號。為達到最好測量結果，要選擇低頻濾波器、使用手動量程，并驗證各種直流偏置是穩定的。當您使用慢濾波器時，即插入了7 s的延遲，從而保證了萬用表的穩定。
提示5 選擇用于數字萬用表溫度測量的傳感器
有四種常用于數字萬用表溫度測量的傳感器: 電阻溫度探測器
(RTD)、熱敏電阻、IC溫度感應器件和熱偶。它們各有自己的優點和缺點。
用熱敏電阻得到更好的靈敏度
熱敏電阻由半導體材料構成，可提供很高的靈敏度，但它們只有有限的溫度范圍，通常為-80°C 至150°C。熱敏電阻的溫度和電阻的關系是非線性的，因此變換算法非常復雜。Agilent 萬用表用標準Hart-
Steinhart近似提供精確的變換，典型分辨率為0.08°C。
用RTD 得到更好的精度
電阻溫度探測器(RTD)提供電阻和溫度間非常精確和高度線性的關系，可測溫度范圍約為-200°C至500°C。如Agilent 34410A 這類現代萬用表提供IEC 751 標準RTD 的溫度測量，其靈敏度為 0.0385 Ω/°C。
IC 溫度感應器件產生與攝氏度呈線性關系的電壓
許多廠商提供能產生電壓正比與攝氏度和華氏度的探頭。這些探頭通常使用IC 溫度感應器件，例如National Semiconductor LM135系列。這類IC器件可覆蓋-50°C至+150°C的溫度范圍。您能容易地按萬用表顯示的探頭輸出計算溫度。例如270 mV 即相當于27°C。
提供極端溫度測量的熱偶
熱偶可測量-210°C至1100°C的極寬溫度范圍，它堅固的結構能適應惡劣環境的要求。與其它類型的溫度感應器件不同，熱偶進行的是相對溫度測量，因此還需要有一個進行絕對溫度測量的參考結。但對大多數應用來說，增加一個外部參考結并不現實。我們推薦使用Agilent34970A數據記錄儀和帶內置參考結的34901A 20通道多路開關。34970A上也有內置的、適用于常用熱偶的溫度變換算法。
小結
為監視一個溫度，熱敏電阻和34410A 這樣的萬用表是簡單的低價解決方案。要得到精確的溫度讀數，應使用RTD。在監視多個溫度或高溫時，專用數據記錄儀是最好的選擇。
萬用表一般使用兩級觸發系統;為得到一個讀數，必須滿足兩套觸發條件。圖6示出在34401A 萬用表中使用的兩級觸發模型。通常把采樣數和觸發數都設置為1，在接收到一個觸發時取一個讀數。也可增加采樣數，也就是在接收到一個觸發時取N 個讀數。如果采樣數保持為1，而把觸發數增加到N，那么每次讀數都要求觸發。在這兩種情況下，需要在各讀數間插入觸發延遲。
默認的觸發延遲由萬用表配置，從而實現測量的穩定，其變化決定于量程和功能。觸發延遲可以手動設置。必須注意這一延遲是在軟件中實現的，會有描寫時間變動量。此外，測量時間也會有變化，因此難以用這種方案采樣固定時間間隔的信號。圖7展示使用觸發延遲進行的一系列測量。
圖8示出第二種觸發模型。這是在34410A、34411A 和3458A 中使用的模型。它允許獨立設置觸發延遲和采樣間的時間。此外，用采樣環(n個讀數)可更快地得到讀數和實現最小的時間變動量。大多數采樣環在硬件中實現，由最少的固件
保證一致性的定時。
34410A、34411A和3458A可配置為盡可能快地采樣讀數，但也可以使用定時器。
為配置突發測量，應設置觸發延遲，以實現觸發后和第一個讀數前的穩定。用定時器設置讀數間的精確時間間隔。34410A 和34411A有前面板數據記錄能力，可簡化突發測量的配置。
萬用表能很好地用直流功能采樣低頻信號。通常帶寬限制為8 kHz或更低。傳統上是用模擬峰值檢測電路捕獲和保持峰電壓，直到A/D電路能夠測量這一電壓。這項技術提供高帶寬，也可用于捕獲持續時間很短的尖峰。在多通道系統中也使用這項技術，此時一個模數轉換器與各通道上的峰探測器相連。這種常用技術能非常快地采樣信號，保存它的極大值和極小值。
在許多應用中，示波器所顯示噪聲尖峰所包含的能量是較小的。噪聲通常由 EMI 引入，并有可能屏蔽掉所感興趣的信號 — 例如汽車引擎就會產生很大的EMI。物理量測量，如溫度和油量傳感器的測量結果通常改變很慢。這樣就會在所使用的濾波器和較慢的A/D 中注入高頻噪聲。因此不需要用高速A/D采樣濾波器的輸出。
對于峰值的確定和測量，萬用表是非常合適的工具。萬用表提供信號調理(增益、衰減和低通濾波)及適宜的采樣率(1 kSa/s至50 kSa/s)。大多數萬用表有內置的運算功能，可用來確定最大值和最小值。為得到最高讀數率，您可能要進行后處理，因為運算功能也許會減慢讀數率。增讀數速度的其它方法包括選擇小的時隙，關斷自動歸零和顯示。
取得一個讀數的一種替代方案是設置為一組讀數，在一組直流讀數中只返回一個峰值測量結果，如圖10 所示。
提示8 用附件讓萬用表發揮最大的效能
您往往要把雙電路板的檢測: 觀看造成探頭的滑動。34401A、34410A 和定有效讀數的讀數的讀數使您能集Agilent 34133A精密工作更為容易。這輕，并配有使用Agilent 專利點測頭可幫助吸收小的滑刺入焊點中。
高壓探頭使您能用萬用表安全地測量高壓。Agilent 34136A高壓探頭由34401A、34410A 和34411A 使用，它有固定的輸入阻抗模式(輸入電阻為 10 MΩ)。該探頭是1000:1的分壓器，把電壓表的測量能力擴展到40 kV DC。
您可用 Agilent 34330A 電流分流器(如上圖所示)測量直流和低頻交流電流 (30 A，15 A 連續)，它是精密的0.001 Ω電阻器，裝在由環氧樹脂密封的塑料盒中。該分流器通過1 A電流時的輸出為1 mV?？赏ㄟ^分流器上的接線柱測量該電流。只需
把導線牢固地接到接線柱上。
或用戶手冊而花費時間嗎？如果把它們放在儀器的“背包”里，就始終知道它們的位置。Agilent 提供可放在我們常用萬用表頂部的兩種尺寸尼龍包34162A適于較短的儀器，如34410A和34411A 萬用表。34161A 適合34401A 和34420A 萬用表。
需購買另外的探頭。
如果您要作四線歐姆測量，就需要第二套測試線。34138A測試線適用于34410A 和34411A。它包括一些很尖的探頭和小的抓鉤。Agilent34132A 豪華型測試線套件包括2 條測試線，可插拔的彈簧壓著探鉤線，鱷魚夾，觸針及尼龍袋。
Agilent 34171A 數字萬用表輸入端連接器座是一套兩個連接器，它提供接線到所有5 個輸入端的方便和可靠的方法。端子用低熱銅合金制作，可把不同金屬連接的感應電壓減到最小。它適用于34401A、34410A和34411A。為實現最小的熱偏置電壓，要使用與所有連接器相同尺寸的裸銅線。
