精确的測量電壓和精密電阻 --Lymex

測量電壓

1、有一(yī)個(gè)好(hǎo)(hǎo)表

2、表要預熱，一(yī)般要1小時(shí)，要求高的要3小時(shí)。具體(tǐ)預熱時(shí)間(jiān)多少，最好(hǎo)(hǎo)能(néng)測量出開機曲線，以便測量時(shí)做到心中有數。

3、被測電壓源也(yě)要好(hǎo)(hǎo)。比如(rú)短期穩定度高、噪音(yīn)小、溫度系數要小

4、房(fáng)間(jiān)環境合适。溫度不能(néng)太高或太低(dī)，濕度不能(néng)太大，不能(néng)有風(fēng)，不要陽光直接照射。我國機房(fáng)的标準溫度是20℃，國外23℃。濕度最好(hǎo)(hǎo)能(néng)在60%或以下(xià)。

5、被測電壓源也(yě)要開機預熱。到底預熱多長時(shí)間(jiān)要具體(tǐ)看情況，最好(hǎo)(hǎo)也(yě)能(néng)做出開機曲線。

6、電壓表要選擇比較長的周期，有>10G阻抗的情況下(xià)盡量采用

7、測試線要選擇好(hǎo)(hǎo)。如(rú)果電壓源的輸出電阻很小或者幹擾不大的情況下(xià)一(yī)般不需要屏蔽。但(dàn)内阻稍微大一(yī)些(xiē)、幹擾稍微大一(yī)些(xiē)，還是屏蔽線為(wèi)好(hǎo)(hǎo)。漏阻要求不高，如(rú)果電壓源内阻比較小的情況下(xià)。低(dī)熱電動勢的插頭插座并不一(yī)定要，因為(wèi)普通插頭插座熱電動勢1uV左右，在高電壓（10V下(xià)）也(yě)就(jiù)是0.1ppm，6位半沒有必要。

8、接好(hǎo)(hǎo)後的穩定。所有接線接好(hǎo)(hǎo)後，要等待幾分(fēn)鍾，讓熱量均衡後再測量。

9、讀數方法，要多看幾個(gè)，一(yī)緻後再記錄。如(rú)果最末位有小的變動，可以排除極端值以後取平均。

10、如(rú)果有參考标準源，那麽再測試參考标準，比對一(yī)下(xià)自己的表的誤差大小，再進行修正。

比如(rú)測試被測量量讀10.0005V，而測試10.0002V的基準讀10.0001V，那就(jiù)知道自己的表偏低(dī)0.0001V，正确的被測試量就(jiù)是10.0006V

精确的測量精密電阻

1到5條同上(shàng)。

6、電阻表最好(hǎo)(hǎo)選擇4線法，尤其是<=10k的時(shí)候。高精度測量100k也(yě)要4線，1M或以上(shàng)可以用2線。

7、測試線要選擇好(hǎo)(hǎo)。最好(hǎo)(hǎo)的材料是Teflon材料的4芯屏蔽線。假設你測試100k電阻，即便有10G的漏阻，對結果的影響也(yě)是10ppm很大了(le)。

低(dī)熱電動勢的插頭往往要求更高一(yī)些(xiē)，因為(wèi)測量電壓一(yī)般比較小比如(rú)1V左右，這(zhè)樣普通插頭插座熱電動勢的1uV左右的電壓就(jiù)會引起1ppm左右的誤差。

當然，接好(hǎo)(hǎo)線後要等待幾分(fēn)鍾，讓熱量均衡後再測量。

8、9同上(shàng)

10、如(rú)果有參考标準電阻，那麽最好(hǎo)(hǎo)要同時(shí)測量一(yī)下(xià)同值的标準，比對一(yī)下(xià)自己的表的誤差大小，再進行修正。比如(rú)測試被測量量讀10.0005kΩ，而測試10.0002kΩ的基準讀10.0001kΩ，那就(jiù)知道自己的表偏低(dī)0.0001kΩ，正确的被測試量就(jiù)是10.0006kΩ。

附錄：

一(yī)、什(shén)麽是噪音(yīn)？

噪音(yīn)主要是0.1Hz到10Hz的低(dī)頻不确定性，主要表現(xiàn)在測試時(shí)，最後的讀數總在變動。

二、什(shén)麽是短期穩定性？

短期穩定性一(yī)般指10分(fēn)鍾之内表的讀數變化(huà)了(le)多少。這(zhè)個(gè)變化(huà)若很小，就(jiù)可以在短期内測量多個(gè)标準進行比較。短期穩定性也(yě)可以認為(wèi)就(jiù)是重複性。

三、什(shén)麽是線性？

線性就(jiù)輸入量和輸出讀數之間(jiān)是否是直線的。把輸入輸出之間(jiān)的關(guān)系畫成曲線，理(lǐ)想情況下(xià)是一(yī)根直線。如(rú)果線性不好(hǎo)(hǎo)，就(jiù)是有跳(tiào)躍、有彎曲，不适合比例測量。一(yī)般6位半的表線性度為(wèi)2ppm左右。也(yě)就(jiù)是說(shuō)，測量10V時(shí)，輸出在任何時(shí)候偏離理(lǐ)想直線不超過20uV。

再比如(rú)輸入2V讀2.00000V，但(dàn)輸入4V讀4.00007V，就(jiù)是線性不好(hǎo)(hǎo)，偏離了(le)70uV。

四、什(shén)麽是傳遞特性？

傳遞特性，就(jiù)是在間(jiān)隔不長時(shí)間(jiān)内，相繼測試兩個(gè)相近的量後的比較誤差。

傳遞特性的好(hǎo)(hǎo)壞，直接與上(shàng)述三個(gè)量相關(guān)。可以認為(wèi)是上(shàng)述三個(gè)結果之和。即：

傳遞特性=線性+短期穩定性+噪音(yīn)

傳遞特性又叫比較特性，也(yě)叫轉移特性。

因此，要追求好(hǎo)(hǎo)的傳遞特性，必須同時(shí)具備噪音(yīn)低(dī)、短期穩定性好(hǎo)(hǎo)、線性好(hǎo)(hǎo)的特點。

之所以叫傳遞特性，是因為(wèi)在标準傳遞、标準轉移的時(shí)候常用這(zhè)種比較。

五、常見萬用表的幾個(gè)特性如(rú)何？

34401A，噪音(yīn)和短期穩定度指标2ppm，線性3ppm，傳遞特性7ppm，實際能(néng)在/2。

34420A，噪音(yīn)和短期穩定度指标0.1ppm，線性1.3ppm，傳遞特性1.5ppm，實際在1ppm。

3458A，噪音(yīn)和短期穩定度指标0.01ppm，線性0.1ppm，傳遞特性0.1ppm，實際在0.05ppm附近。（以上(shàng)均為(wèi)10V電壓檔參數）

六、萬用表的老化(huà)重要嗎(ma)？

老化(huà)又叫長期穩定性，一(yī)般用ppm/年來(lái)表示。

這(zhè)個(gè)指标表明在一(yī)年後重新(xīn)測試同一(yī)基準，讀數到底變化(huà)多少。

指标當然重要，尤其是隻有萬用表、沒有基準的時(shí)候。

但(dàn)是，萬用表的老化(huà)指标往往做的不太好(hǎo)(hǎo)，比如(rú)6位半的基本年差以30ppm為(wèi)多，8位半的也(yě)就(jiù)是3ppm到8ppm之間(jiān)。

電阻檔的年差更差一(yī)些(xiē)，6位半的往往是100ppm，7位半的60ppm，8位半的是10ppm。

所以，要想更高精度的進行測試，隻靠一(yī)個(gè)好(hǎo)(hǎo)的萬用表仍然不夠，因為(wèi)再好(hǎo)(hǎo)的萬用表的老化(huà)也(yě)趕不上(shàng)好(hǎo)(hǎo)的外部基準的老化(huà)小。

基于LTZ1000和263的電壓基準可以把老化(huà)做到1ppm/年的級别，而很多标準電阻，甚至是Fluke的金(jīn)封電阻，能(néng)達到1-7ppm/年，都比萬用表的電阻檔老化(huà)小得多，更不用提老化(huà)隻有10年2ppm的VHP202Z系列了(le)。

七、基準和萬用表的溫度系數重要嗎(ma)？

這(zhè)個(gè)也(yě)很重要，盡管比不上(shàng)老化(huà)，能(néng)排在第二位。

老化(huà)是不可逆的，老化(huà)的結果是不可預測的，隻有你自己老化(huà)了(le)也(yě)是不知不覺的。

但(dàn)溫度系數要好(hǎo)(hǎo)一(yī)些(xiē)，實在不行可以用恒溫環境來(lái)測試。

當然，業餘條件下(xià)，沒有這(zhè)樣的環境，就(jiù)要求萬用表、基準盡可能(néng)的有低(dī)的溫度系數。

商(shāng)品10V基準和10kΩ能(néng)做到0.05ppm/℃，是比較理(lǐ)想的，測試時(shí)甚至可以忽略。

高位萬用表的溫度系數在0.1ppm-2ppm/℃之間(jiān)，溫度範圍變化(huà)大了(le)就(jiù)不能(néng)忽略了(le)。假設不能(néng)改變測試環境，那麽可以采用事(shì)先測試的辦法，進行修正。