八位半萬用表不尋常特性

八位半萬用表是業(yè)界最高分辨的常用電磁計量儀器，基本檔最高年穩(wěn)定度在3ppm左右（Fluke 8508, 10V/20V檔），差一些的有10ppm的（Keithley 2002, 10V/20V檔），而且必須每年檢定。這樣的指標(biāo)在很多場合下是不夠的，不僅因為心理上的1ppm的不確定度上限，更主要是類似的儀器都具備類似的穩(wěn)定度，互相不能測量。因此看來直接用八位半萬用表來進(jìn)行計量工作是無能為力了，也就是說，自己不能校準(zhǔn)自己。然而，八位半萬用表具備一些不尋常的指標(biāo)超高的特性，而且不需要校準(zhǔn)，可以在整個生命周期內(nèi)由設(shè)計或由生產(chǎn)廠家保證，這些特性包括：
1、分辨力很高，與準(zhǔn)確度比余量很大。
以最末位字?jǐn)?shù)為單位，3位半到4位半萬用表穩(wěn)定度一般為幾個字到十幾個字，例如某萬用表測量19.99V時，準(zhǔn)確讀為0.5%為0.1V，為10個字。對于6位半的，一般為幾十個字，例如34401A，10V檔年穩(wěn)定度35ppm，分辨為1ppm，因此為35個字。而8位半的就非常高，比如3458A，10V檔年穩(wěn)定度8ppm，但分辨0.01ppm，因此為800個字。
2、線性度非常好
線性度是高位萬用表追求的指標(biāo)之一，一般其指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其年穩(wěn)定度，比如3458A達(dá)到0.1ppm，是年穩(wěn)定度的80倍。線性度好，類似一把尺子，不僅平直，而且刻度均勻（盡管每一個刻度絕對準(zhǔn)確度不很高）。
3、噪音小
例如3458A，10V量程，當(dāng)NPLC=100時（常用），RMS噪音達(dá)到了驚人的0.01ppm。
4、轉(zhuǎn)移特性非常好，短期穩(wěn)定性比較高。
轉(zhuǎn)移特性即短期測量對比特性，能夠在多大不確定程度上對比測量兩個相似的量。這一方面要求噪音小、短期穩(wěn)定性高，另一方面，也要求有足夠高的線性度。例如3458A的10V轉(zhuǎn)移特性為0.1ppm。
幾種典型萬用表不尋常特性對比表
Fluke 189, HP/Aigilent 34401A，HP/Aigilent 3458A，Fluke 8508A
基本檔（年）準(zhǔn)確度（ppm），250，30，8，2.7。
最高分辨力（ppm），20，1，0.01，0.005。
分辨力超出倍數(shù)（ppm），12.5，30，800，540。
線性度（ppm），n/a，3，0.1，0.1（10V時0.2）。
噪音（ppm），n/a，1，0.01，n/a。
轉(zhuǎn)移特性（ppm），n/a，7.5，0.1，0.22（10V時0.32）。

1、轉(zhuǎn)移和傳遞
轉(zhuǎn)移和傳遞就是對比傳遞兩個很相近的量。計量中常用到10V電壓基準(zhǔn)和10kΩ電阻基準(zhǔn)的對比，就可以利用八位半萬用表不尋常特性來解決。
電壓的對比。若被對比的電壓是獨立的，那么就可以采用直接比對的方法，即負(fù)極接到一起，正極用小范圍量程的萬用表來測量，這樣分辨很高，對比準(zhǔn)確度也高。但是，有的時候被對比的電壓是不共地的，比如一個多段分壓器，就需要在線分段測量。
電阻的對比?？刹捎盟木€法直接測量。與DCC和電橋?qū)Ρ确ㄏ啾?，此方法具有速度快和使用方便的特點。
2、同量程量的精確對比
比如一個10V和一個7V，需要準(zhǔn)確知道其比例，就不能或不方便用別的方法來對比，而利用萬用表10V檔的超級線性度，就可以很方便的完成，對比的不確定度可以達(dá)到0.2ppm（兩次轉(zhuǎn)移不確定度）。
這樣對比的一個實際應(yīng)用，就是可以大大提高Fluke 732A/732B的穩(wěn)定性。實際上Fluke 732A/B內(nèi)部是采用7V基準(zhǔn)，然后采用兩只電阻分壓/升壓成10V，因此其穩(wěn)定性取決于兩個部分分別穩(wěn)定性。事實上7V內(nèi)部基準(zhǔn)是非常穩(wěn)定的，但分壓電阻就很難穩(wěn)定，比如標(biāo)價3萬多的Fluke標(biāo)準(zhǔn)電阻742A-10k，其年穩(wěn)定性才4ppm，那么732A/B內(nèi)部采用的電阻不太可能超過獨立的電阻基準(zhǔn)，或者說電阻器件穩(wěn)定到4ppm已經(jīng)接近極限。因此可以確定，732A/B不穩(wěn)定指標(biāo)中，大部分是分壓/升壓電阻的問題。只要我們精確的測定7V/10V比例，就知道了這兩個電阻的分壓值的變化，就可以進(jìn)行自修正，從而大大提高732A/B的穩(wěn)定性指標(biāo)。
3、溫度系數(shù)的測量
高穩(wěn)定、低溫飄的基準(zhǔn)和儀器，其溫度系數(shù)非常小，甚至有的遠(yuǎn)小于1ppm/℃。因此如果進(jìn)行測量，需要很高的分辨，這樣八位半萬用表就有了用武之地。
4、老化的測量
老化就是電壓、電阻等參數(shù)隨時間長期的變化，一般常用90天、半年、1年作為時間測量單位。高穩(wěn)定度的基準(zhǔn)和儀器，其穩(wěn)定度一般很高，有的每年變化不了幾個ppm，要在短時間內(nèi)進(jìn)行測量，則變化更小，更需要高分辨的測量。另外，要想進(jìn)行老化測量，必需具備比被測物更穩(wěn)定的基準(zhǔn)做對比。因為八位半萬用表本身的穩(wěn)定性并不好，不能以其直接測量的結(jié)果為依據(jù)，而是利用其線性度好、轉(zhuǎn)移特性高的特點來測量。如果不具備這樣的基準(zhǔn)，那么就很難測量，或者需要非常長的時間累計才能得到結(jié)果。
舉個例子，一個10kΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻，第一次測量值是10,000.123Ω，第2次間隔90天后再次測量為10,000.130Ω，即增大了0.7ppm，這就是90天的穩(wěn)定性。假設(shè)用直線外延，那么1年的穩(wěn)定性就是0.7*4=2.8ppm/年。由此可以看到，進(jìn)行老化測量時其測量值變化特別小，因此對讀數(shù)的不確定度要求就更高。
再舉個具體的例子，我的一個國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)電阻BZ3C/8-10k，穩(wěn)定度指標(biāo)為20ppm/年，出廠檢驗日期為2001年3月。但是，根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)人員介紹，他們不對穩(wěn)定度進(jìn)行測量，原因是沒有相應(yīng)的測量手段。因此，這20ppm是指標(biāo)值。實際上，電阻出廠時有在20℃的準(zhǔn)確測量值10000.19Ω，現(xiàn)在再次測量，阻值（折算成20度）為10000.20Ω。因此，只變化了2ppm，老化僅為0.3ppm/年。由此看來，這樣的電阻老化很小。事實上，該電阻生產(chǎn)規(guī)格比較高，填充與金屬密封效果很好，因此老化才比較好。另外，也正因為老化小，因此很難在短時間內(nèi)測量出老化結(jié)果。要不是利用了出廠準(zhǔn)確值以及出廠后經(jīng)歷了多年，該電阻的老化結(jié)果也不可能知道。

此敘述與數(shù)字多用表討論專欄lymex所提及的一樣！

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這是典型的剽竊
應(yīng)該嚴(yán)懲