数字万用表的正确选购

从资料上看, 数字多用表 (DMM) 的模式有几百种之多。为了挑选出合用的 DMM 是一件很伤脑筋的事。问题是如何找到价钱适当而性能符合需要的 DMM。在选择之前, 先要确定需要测量的量值是什么。

你做精密的计量工作吗 ? 真的是用到第 7 位或第 8 位数字进行测量吗 ? 如果是, 就应选购高准确度的台面式 DMM, 因为它的稳定性很好。如要用在定制系统中可选择 6 1/2位的能与 PXI和 VXI 兼容的 DMM 。
一般说来, 有许多 DMM 的准确度和分辨率都很高, 但是要求测量的结果并不一定要有这么高的准确度和分辨率。虽然分辨率是 DMM 设计上的精确性能, 但是实现高准确度的测量毕竟有赖于测量技术的优劣。例如用 8 1/2位 DMM 做测量, 必须十分小心谨慎和有经验, 否则光有高档 DMM 不一定能测量出好的结果来。
另一方面 , 有许多低档 DMM 也可能是恰当的选择对象。如果只要求测量准确度是 5%, 测量功能又不多，那就选购低档的 DMM 。 DMM 都能测的基本量：交、直流电压、电流和电阻。

有些人的测量需求处在以上两种极端情况之间。选购什么样的 DMM 就难以下定决心。因为他们要求有较高的测量准确度和分辨率, 又要价钱便宜。若要做出最好的选择, 建议他们仔细阅读说明书和有关脚注资料。

阅读小体字脚注
有多种高准确度的台面式 DMM 和低档手持式 DMM 。但是各种 DMM 的技术指标表达式缺乏一致性。例如直流电压的准确度有的表示为读数的 % 再加上量程的 % 。有的表示为读数的 % 加上几多个计数, 还有的表表示为读数的 % 再加几伏特。对于一种特定的 DMM 来说 , 如果知道了它的满度值对应多少个计数, 就能把一种表达式换算成另一种表达式。以上三种表达式都经常见到。

但是在什么样的测试条件下所说的准确度才能实现呢? 从说明书中可以看到, 规定测试条件为：准确度在 DMM 计量校准后一年之内有效, 而且环境温度是 23 ℃土 5 ℃。其它尚有 90 天的准确度和 24 小时准确度的时间限制。 DMM 的准确度各种各样, 无法直接进行比较, 除非是都在同样的有效时间段内来比较。另外, 在加电后预热一定时间后才能达到准确度要求。

有些 DMM 内有一个集成的参考标准源, 有自校准能力, 就是说这种 DMM 即使处在 23 ℃土 5 ℃ 环境之外使用也能保证它的测量准确度。例如 National 仪器公司的 PXI-4070 型 DMM, 即使处在 0 ℃ -50 ℃环境中, 经过自校准后也能保证它的测量准确度。如果一台 DMM 在校准温度范围以外使用, 而未经校准, 其测量准确度指标必定会降低。例如若考虑到它的温度系数： ± ( 读数的 5ppm+ 量程的 1ppm) /0C , 它在 50 ℃而不是在 28 ℃ (50 ℃是 23 ℃± 5 ℃的上限 ) 进行测量要有附加的误差 : ± ( 读数的 11Oppm+ 量程的 22ppm ) 。对于某些 DMM 来说, 附加的误差可能远远大于它在说明书上规定的准确度。

说明中的小字体脚注就是对规定准确度限定条件的补充。但是给出 6 个甚至 10 个或 12 个脚注还是不足以说清问题。例如测量交流电压和电流时, 其频率也会影响测量结果。一个厂家把频率以一种方式分段给出它的影响量, 而另一个厂家又以另一种方式给频率分段。例如一家把 60Hz( 或 50Hz) 包括在 10Hz—3kHz 段内, 而另一家又把它包括在 45Hz—50OHz 频段内, 它们都用许多个脚注来说明其全部想告诉用户的内容。
波峰系数也存在同样的问题。波峰系数定义为峰值除以它的有效值。一般说来, 波峰系数大的信号只是偶而与它的平均值偏差较大。放峰系数大对应着的测量误差也较大。一个脚注限定一个交流信号的准确度指标, 还必须限制被测信号的波峰系数在可以允许的范围之内, 才能保证测量的准确度。

除信号形状对测量结果有影响外, 信号的大小和频率也必须限制在某一定范围之内才能保证测量结果的准确性。否则 DMM 的输入电路会被损坏。例如 Fluke 的 170 系列中的 DMM, 限制输入信号的电压与它频率的乘积 V -Hz 要小于 1 × 10↑7 。有许多 DMM 都有 1000Vac 量程, 允许信号频率是在 10 kHz 以下。
测量的读数率与分辨率有直接的联系。例如 Signametrics SMX2044 是一种 6 1/2 位的 DMM 。在如此分辨率上对应的读数率是 30 个读数/每秒。若要增加读数率就必须降低分辨率（即减少位数 ) 。例如任选一种 DMM, 它的读数率是 1000 个读数 / 每秒 , 它的分辨率是 4 1/2 位。类似制约关系也适用于其它厂家的高分辨率 DMM 。在脚注里说明了读数率和分辨率之间的制约关系。

许多 DMM 有不同的满度量程, 难以相互比较 , 例如有两个不同的 DMM, 都有电压量程, 旁边都有乘 10 因数 , 但是一个 DMM 的起始量程是 4V, 另一个起始量程是 1V 。如用它们都测量 1OV 。一个用 1V × 1O = 1OV 来测, 另一个则需用 4V X 1O = 40V 来测。前者正好是用满量程测10V, 后者则用 40V 量测 10V,1OV 只是 4OV 满度值 25% 。由于两个 DMM 之间存在 4 个因数 , 它们的满度分辨率就不一样了。但是在做 10V 测量时用的是它们的实际分辨率。这就是说, 在 4OV 表的最低位上存在令人讨厌的噪声比用 1OV 表测 1OV 时的噪声大 4 倍。

对低价 DMM, 总的准确度没有限定条件。就此事询问过有关的厂家代表, 他们说, 测量仪器的准确度与使用技巧有很大关系, 他们建议 DMM 应当每年校准一次。这虽是含糊其辞的回答, 但用其建议的方式校准 DMM 增强了使用者对测量准确度的信心。