===扫盲贴: 仪表不太准,怎么才能测准未知量?===
RodTech2014/02/18仪器仪表 IP:广东
本帖旨在通俗地介绍几种我刚学会的精密测量方法,我刚刚起步研究测量,有漏洞请直接指出,有问题大家一起讨论。

与其说是方法,不如说是规范。下面几种方法,全世界都在用,也几乎不得不用,除非您有约瑟夫森超导可编程电压节自动测量系统或量子化霍尔电阻配合高联6622a等全自动直流比较仪,才可能有例外,但是,您有吗?反正我是没有。。。

1、平均值法

解决的问题与适用范围:        

测量仪器噪声大(短稳差),但长期稳定性良好,比如某个电压表,测量1.00000000v电压,显示末尾数字经常在0.99999995-1.00000005之间乱跳动,这样放了若干年,还是在这个区间跳动,也就是说,长稳可忽略的情况下才可使用本方法(除了老化可预测,可补偿的情况)。

操作方法:

按照噪声大小与仪器实际情况,酌情(有数学依据地酌情)选择合适的测量时长,时间越长,平均值越稳定,测得越准,但是时间过长也不可,过长就无法忽略长期稳定性了。

实际应用举例:

用八位半的万用表,精确取得真正可信的9digit数据。实际上大多万用表的最后一位都在抖动,根本没法直接读数,比如3458a需要测量某10k电阻,要想真正获取准确的第九位,必须测一晚上去取平均值。事实上这很有用,在没有直流比较仪的情况下,测量电阻的阻值、温度系数与老化,只能靠这种方法。

2.背靠背法(B2B测量)  

解决的问题与适用范围:

表的长期稳定性不好,不能单纯采用平均值法,但是在短时间内(比如10秒内)有很好的稳定性,且线性精度优良,又有一个非常稳定的参考基准。这种方法经常与平均值法联用,事实上很少见到单独使用的情形,除非你的表真是太稳定了,测量时末尾数字一动不动。  

具体操作:

表与参考源、待测器件之间用开关不停的切换,这一秒读取标准参考源的数值,下一秒读取被测元器件(可以是一个或多个)的数值,来回扫描,比如某时刻测得真实值Vs=10.0000001V的基准为Vo=10.0000023V,而测得待测电压为Vm=9.9986112V,然后只需按比例换算即可得到待测的精确值V=(Vo/Vs)*Vm,(这两个值不能差的太大,比如不能用1v基准与100v待测电压b2b,这太考仪器线性度了,同时
还需要换挡等高扰动操作)。
+10  科创币    DebugLab    2014/02/18 +10
+500  科创币    1211    2014/02/18 赞扬
来自:仪器与装备 / 仪器仪表
3
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~~空空如也
RodTech 作者
10年11个月前 IP:未同步
670905
接上帖
实际应用举例:
某万用表年稳定性4ppm,而分辨率达到0.1ppm,长期稳定性显然不够。又恰好有一电压基准,年稳定性0.1ppm(夸张),现在需要测量一个待测电压源1年内的老化情况。这就需要b2b扫描法测了。事实上你若愿意,可以每天用电压基准把万用表校准一次,这与b2b是等效的。

3.差值法

解决的问题与适用范围:

电压表的分辨率不够,而恰好有一个精度足够高且与被测值相差不大的稳定参考电压源。
具体操作:                
若参考源为Vs=10.0000001v,被测源为Vx=10.0000031v,而电压表分辨率仅为7位有效数字,这时直接显然测不出被测源的电压。这是仅需将两源负极相连,用毫伏档位测得其电压差(即0.0031mV),加上参考值即得到Vx。更极端的情形是用一纳伏-皮安表(也叫检零计)测他们的压差(3.0uV),这时2位有效分辨率即可准确测出9位电压值。而这时微调被测源,使此档位显示为0,再降低一档,再调整为0,重复此过程直到达到检零计的分辨极限,即成功校准一个与参考源相差甚小的电压源。  

实际应用:
不相信(或说不依靠)高位表的分辨率,测出两个相差极小的精确电压值,如10v约瑟夫森电压基准与某型固态10v电压源,也可用于基准电压源的校
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