福祿克公司計(jì)量測(cè)試儀器分部在本公司生產(chǎn)的8506A型71/2位數(shù)字多用表和1281型81/2位數(shù)字多用表的技術(shù)基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)研制了8508A型參考級(jí)81/2位數(shù)字多用表。8508A特別適宜于在校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用,提供優(yōu)異的測(cè)量不確定度、低噪聲和低漂移。
先進(jìn)的轉(zhuǎn)換原理
8508A型參考級(jí)8
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2位數(shù)字多用表分為模擬電路與數(shù)字電路兩部分。模擬電路以多斜率多重積分式A/D轉(zhuǎn)換器為核心,數(shù)字電路以單片計(jì)算機(jī)為核心,兩部分之間以光電耦合的串行通訊進(jìn)行信息交換。兩部分之間在電氣上完全隔離,僅靠光來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳送。
多斜率多重積分式A/D轉(zhuǎn)換器是在本公司的四斜式A/D轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。輸入被測(cè)電壓在一固定的時(shí)間內(nèi)接入積分器,機(jī)內(nèi)參考電壓也在此固定時(shí)間內(nèi)多次接入,使積分器輸出幅度一直保持在一定范圍內(nèi)。在這一固定時(shí)間結(jié)束后,機(jī)內(nèi)參考電壓將積分器輸出電壓反向積分過(guò)零。由于在積分的不同階段,機(jī)內(nèi)參考電壓各不相同,使得在整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中即是多重積分循環(huán),又在每個(gè)循環(huán)中出現(xiàn)了多種斜率。這種轉(zhuǎn)換方法,既解決了轉(zhuǎn)換時(shí)間與高分辨率的矛盾,也解決了積分電路失調(diào)、噪聲、積分電容介質(zhì)吸咐效應(yīng)等不理想因素對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響。
從41/2位到81/2位的各種轉(zhuǎn)換位數(shù)可提供速度和準(zhǔn)確度的*佳選擇,從二萬(wàn)分之一到二億分之一的分辨力為用戶(hù)提供了*大的便利。
眾多的功能
8508A型參考級(jí)8
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2位數(shù)字多用表將多種功能組合在一起以適應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用和精密測(cè)量的需要。直流電壓,直流電流,電阻測(cè)量,交流電壓測(cè)量和交直流電流測(cè)量,溫度測(cè)量和IEEE488.2總線(xiàn)接口是標(biāo)準(zhǔn)配置;比率測(cè)量和后面板接線(xiàn)柱輸入是選件配置。數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)存貯和測(cè)量速度、方式的變化在各個(gè)功能都可以實(shí)現(xiàn)。
采用自舉電源的斬波穩(wěn)定放大器為直流電壓測(cè)量功能提供了低漂移、低噪聲、高輸入阻抗的優(yōu)良性能,完善的輸入保護(hù)電路保證各電壓量程都可經(jīng)受1000V過(guò)電壓連續(xù)沖擊。低恒溫的齊納穩(wěn)壓參考源和高精度精密金屬箔電阻保證了8508A的直流電壓年**不確定度優(yōu)于3.2ppm,溫度系數(shù)僅為0.3ppm/℃。
交流電壓功能保證1Hz至1MHz的平坦頻率響應(yīng),獨(dú)特的真有效值(RMS)轉(zhuǎn)換器可準(zhǔn)確測(cè)量從1%量程至100%量程的交流信號(hào)。8508A的點(diǎn)頻率方式(Spot)和AC/DC轉(zhuǎn)換(Tfer)方式可進(jìn)一步提高測(cè)量準(zhǔn)確度。先在用戶(hù)選定頻率上進(jìn)行點(diǎn)頻率校準(zhǔn),在以后測(cè)量中,在點(diǎn)頻率±10%頻率范圍內(nèi)測(cè)量時(shí),可以減少頻率響應(yīng)誤差,8508A可以為每個(gè)量程選用6個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)頻率。
8508A提供了高準(zhǔn)確度的大電流測(cè)量能力,可以將交直流測(cè)量范圍擴(kuò)展至20A,交流電流頻率范圍達(dá)到100kHz。
8508A配備有多個(gè)精密分流器,當(dāng)電流流過(guò)分流器時(shí),可以產(chǎn)生滿(mǎn)度200mV的直流電壓或交流電壓??梢詼?zhǔn)確測(cè)量直流電流和交流電流,交流電流頻率范圍為1Hz至100kHz。電流源和分流器有兩種保護(hù)方式:內(nèi)部電子線(xiàn)路嵌位保護(hù)和后面板安置的1.6A保險(xiǎn)絲熔斷保護(hù)。
8508A電阻量程為2Ω至20GΩ十一個(gè)量程,分辨力為10nΩ。有方便測(cè)量高值電阻的二線(xiàn)測(cè)量方式,也有適合低值電阻的四線(xiàn)測(cè)量方式,可以消除引線(xiàn)電阻的影響。
在某些時(shí)候,測(cè)量線(xiàn)路中的熱電勢(shì)會(huì)給電阻測(cè)量帶來(lái)較大誤差。8508A提供了真歐姆(TruΩ)測(cè)量方式。采用真歐姆(TruΩ)方式時(shí),先接通正向測(cè)量電流測(cè)量被測(cè)電阻上的電壓降,然后接通負(fù)向測(cè)量電流測(cè)量被測(cè)電阻上的電壓降,用**次測(cè)量結(jié)果減去**次測(cè)量結(jié)果得到兩次測(cè)量**值的和,將此**值的和除以2,就得到一個(gè)消除了所有熱電勢(shì)影響的電阻值。
8508A的高壓電阻功能大大增加了電阻的激勵(lì)信號(hào),可以提供高達(dá)240V的激勵(lì)電壓,大大提高了測(cè)量高阻值電阻的信噪比,在增大測(cè)量范圍至20GW的同時(shí),又大大減少了測(cè)試不確定度。
Ω屏蔽端(Guard)的引入可以減少雜散分布電阻和泄漏電流的影響,還可以利用這個(gè)端鈕實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)測(cè)量。
為了配合測(cè)量測(cè)溫電阻(如鉑電阻)的需要,8508A配備有低電流測(cè)量方式,測(cè)量時(shí)可以大大減少由測(cè)量電流引起的加熱效應(yīng)。
8508A提供了2, 3,4線(xiàn)的鉑電阻PRT或者標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻SPRT溫度測(cè)量能力,溫度范圍從-200°C 到600°C。儀器能夠同時(shí)給出溫度讀數(shù)和電阻讀數(shù),并具有ITS-90和按Callendar van Duesen公式的線(xiàn)性化能力,因此,8508A對(duì)于溫度測(cè)量和鉑電阻PRT校準(zhǔn)工作都是一種理想工具。與測(cè)量電阻時(shí)一樣,溫度測(cè)量時(shí)也采用電流反向技術(shù)以消除熱電勢(shì)引起的誤差。
8508A有兩個(gè)顯示屏:主顯示屏和菜單顯示屏。主顯示屏顯示測(cè)量結(jié)果和測(cè)量狀態(tài),菜單顯示屏可以幫助操作人員在菜單中選擇操作命令,在遠(yuǎn)地工作時(shí)提供狀態(tài)信息和出錯(cuò)信息。
在測(cè)量交流電壓或交流電流時(shí),通過(guò)監(jiān)測(cè)(Monitor)功能,可以在菜單顯示屏顯示交流信號(hào)的頻率。
8508A有多種比率測(cè)量方式,按下Input鍵在INPUT菜單可以對(duì)前面板(F)和后面板(R)兩通道選擇F-R,F(xiàn)/R 和(F-R)/R的測(cè)量運(yùn)算。前面板通道和后面板通道可以是相同的電量信號(hào),也可以是不相同的電量信號(hào)。例如前面板通道輸入交流電壓,后面板通道輸入直流電壓。這一功能可以用來(lái)進(jìn)行交流/直流轉(zhuǎn)換測(cè)量,輸入/輸出(增益)測(cè)量,電阻比率測(cè)量等等。
8508A的監(jiān)測(cè)功能可以隨時(shí)報(bào)告該測(cè)量值的*大值、*小值和峰-峰值,還有越限報(bào)告能力。
多種數(shù)字運(yùn)算能力的組合大大擴(kuò)展了測(cè)量應(yīng)用范圍。8508A可進(jìn)行以下運(yùn)算:滾動(dòng)平均值、數(shù)組平均值,減,乘,除運(yùn)算,dB值運(yùn)算和百分比運(yùn)算。
確保無(wú)誤的溯源
8508A型參考級(jí)81/2位數(shù)字多用表的高準(zhǔn)確度是由福祿克公司首先發(fā)明并應(yīng)用的自動(dòng)校準(zhǔn)(Autocal)技術(shù)保證的。
自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)能參照外部標(biāo)準(zhǔn)對(duì)任一個(gè)測(cè)量點(diǎn)直接校準(zhǔn),無(wú)需打開(kāi)機(jī)箱調(diào)整任何元件。在儀器的工作條件下使準(zhǔn)確度調(diào)整至*佳點(diǎn),并把所有的測(cè)量結(jié)果按準(zhǔn)確的讀數(shù)存貯。這種毫不遷就的技術(shù)意味著上千伏特的交直流電壓信號(hào)要真正施加在對(duì)應(yīng)的量程上。這是當(dāng)今**能夠經(jīng)得起各種審查認(rèn)定的校準(zhǔn)溯源技術(shù),可提供*高的置信度。
8508A自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)不僅提供GPIB總線(xiàn)控制的校準(zhǔn)方式,還提供前面板操作的校準(zhǔn)方式。
總線(xiàn)控制
8508A型參考級(jí)81/2位數(shù)字多用表的GPIB接口遵循*新的IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)。它與IEE488(1978)兼容,但是引入了特定信息處理的約定,公用命令和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)報(bào)告格式。新標(biāo)準(zhǔn)要求儀器僅對(duì)嚴(yán)格符合格式的信息做出響應(yīng),這樣就消除了產(chǎn)生非法的狀態(tài)而發(fā)生“鎖死”現(xiàn)象的潛在危險(xiǎn)。
開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)的調(diào)試能力是十分重要的。8508A的前面板按鍵可以發(fā)出觸發(fā)信號(hào),也能使儀器返回到本地狀態(tài),加上8508A廣泛的語(yǔ)法檢測(cè)和出錯(cuò)報(bào)告能力,可以極大地方便應(yīng)用程序的調(diào)試工作。
用戶(hù)可以方便地利用已有的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、程序及調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。只要符合IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn)或者SCPI語(yǔ)言,其他儀器的程序也可以應(yīng)用。這樣,大大減少了組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)間。
只有在遠(yuǎn)地程控方式下,8508A的測(cè)量速度才能全部發(fā)揮出來(lái)。測(cè)量結(jié)果通過(guò)總線(xiàn)接口將數(shù)據(jù)傳輸出去。
8508A的各功能各量程都能保證得到穩(wěn)定可靠的讀數(shù),儀器內(nèi)設(shè)置的缺省延遲可以確保所有模擬輸入穩(wěn)定后才能進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。
前后面板的輸入都是完全可程控的。除了IEEE488接口,后面板還有單獨(dú)一個(gè)TTL信號(hào)可用于觸發(fā)測(cè)量。
連續(xù)運(yùn)行
8508A型參考級(jí)81/2位數(shù)字多用表能夠在各種惡劣條件的環(huán)境下工作。
8508A中沒(méi)有任何散熱風(fēng)扇和冷卻通道。各端鈕均為密封型,各輸入端都具有完善的保護(hù)功能,所有電壓量程都可以承受1000V有效值的高壓沖擊。
數(shù)字多用表往往是關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)性能的*基本部分,因而為保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行要經(jīng)常進(jìn)行快速有效的自檢。8508A利用內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)源隨時(shí)可進(jìn)行自我檢測(cè),對(duì)8508A各功能、各量程的各個(gè)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行**檢查。各量程的零點(diǎn)偏移、噪聲水平也都嚴(yán)格檢查,每一步的檢查結(jié)果都以編碼輸出,指示儀器的故障或不足。
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