A precisão dos multimetros digitais (DMM) é a principal medida da proximidade de seus resultados de medição com os valores reais e é afetada por vários fatores. A seguinte análise é feita em quatro dimensões do design de hardware, ambiente externo, especificações operacionais e calibração de manutenção:

Impacto do design de hardware e do processo de fabricação

1. Desempenho dos componentes principais

Características do conversor analógico (ADC)

O número de bits do ADC determina diretamente a resolução, por exemplo, um ADC de 24 bits tem uma resolução teórica de 1/16.777.216, mas a velocidade de conversão e a capacidade de supressão de ruído devem ser equilibradas em aplicações práticas. Os ADCs de alta precisão geralmente usam uma arquitetura Δ-Σα, combinada com a tecnologia de amostragem para reduzir o ruído quantitativo.

Estabilidade da fonte de referência

O fator de temperatura (TC) da tensão de referência interna é essencial, e os produtos de alta qualidade usam diódodos Ziner ou fontes de referência de intervalo de banda temperadas para controlar a derivação de temperatura dentro de ± (1 × 10-6 / ℃). O chip de referência dedicado do Fluke 8846A, por exemplo, oferece estabilidade anual de até ±0,0002%.

- Otimização de circuito frontal

A escolha do amplificador operacional de nível de entrada afeta a relação de impedância de entrada e inibição de modo comum (CMRR). O transporte de entrada FET de precisão reduz a corrente de desvio de entrada para o nível pA, eliminando o efeito capacitivo do cabo em combinação com a tecnologia de acionamento de blindagem.

2. Layout de PCB e design de terra

Estratégia de isolamento de partições

A área digital e a área analógica são estritamente separadas, a camada de energia e o plano do solo são estratificados, e as linhas de sinal chave usam linhas diferenciais.

- Otimização de superposição de placas de múltiplas camadas

O capacitor de filtro de alta frequência é colocado perto do pino IC e a rede de filtro LC tipo π é configurada na entrada de energia. Para medições de sinais fracos de nível μV, o efeito de absorção dielétrica é reduzido até mesmo com o uso de um substrato cerâmico.

Restrições das condições ambientais externas

1. Efeito de flutuação da temperatura

- Mecanismo de compensação

Quando a temperatura de funcionamento excede a faixa de (23 ± 5) ℃, cada aumento de 1 ℃, o multimetro típico produz um erro de leitura adicional de 0,0005%. Alguns modelos incorporam uma matriz de termostores PTC para compensação não linear com algoritmos de software. Os experimentos mostraram que o aumento de erro do equipamento compensado na faixa de -10 a 50 ° C pode ser controlado dentro de 0,002%.

- Controle de pontos quentes locais

A longa operação de carga completa pode levar ao aquecimento do transformador e da ponte rectificadora, recomendando que o tempo de trabalho continuo não exceda 8 horas. Se necessário, adicionar um ventilador de aquecimento para manter a diferença de temperatura dentro da máquina < 3 ° C.

Desafios de compatibilidade eletromagnética

- Supressão de interferência de condução

A porta de alimentação é equipada com um filtro de anel magnético para remover ruído de alta frequência e a interface USB / RS232 é configurada com perlas magnéticas de ferroxido. Os dados empiricos mostram que as chamadas próximas ao telefone celular quando não estão protegidas fazem com que a medição de CA apareça ± 2 contagens.

- Proteção contra acoplamento de radiação

A proximidade do corpo humano ao medir circuitos de alta obstrução pode introduzir interferências de centenas de Hz. As soluções incluem o uso de fixações de blindagem, a redução do comprimento do cabo de teste e a ativação do modo médio (média de N amostragens).

Especificações operacionais de controle de variáveis ​​humanas

1. Princípio de seleção de escala

- Melhor regra de correspondência

Quando a tensão a medir está no intervalo de 1/3 a 2/3 da medição atual, o erro relativo é mínimo. Por exemplo, para medir uma bateria de 1,2V, escolher um intervalo de 2V do que um intervalo de 20V pode obter uma perda de bits efetivos menor. A troca automática de distância é conveniente, mas saltos repetidos podem ocorrer perto do ponto crítico, onde o bloqueio manual é mais confiável.

- Mecanismo de proteção contra sobrecarga

A conexão incorreta de alta tensão pode levar a fusíveis a derreter ou até queimar resistências de tensão partilhada. Todos os produtos regulares têm uma dupla proteção: pinça de diódodo de supressão transitória + seguro de auto-recuperação PTC. O uso diário deve desenvolver o hábito de estimar antes de acessar.

2. Gestão de anexos de teste

Qualidade do contato da sonda

O plug de banana altamente oxidado aumenta a resistência ao contato até o nível Ω, causando uma séria diminuição do sinal em milivolts. É recomendado limpar os contatos dourados mensalmente com algodão alcoólico e substituir a mola envelhecida anualmente.

- Correção da perda da linha de teste

Os parâmetros de distribuição da linha de teste padrão são de aproximadamente 0,05 μH/m + 100 pF/m, formando uma cavidade de ressonância na faixa de frequência MHz. Para medições de precisão, um cabo coaxial de baixa perda deve ser escolhido e o comprimento real do fio deve ser compensado através do menu.

Calibração periódica e sistema de rastreamento

1. Requisitos de transmissão da cadeia de medição

Sistema de calibração de nível 3

Escola inicial na fábrica: Use o calibrador multifuncional Fluke 5720A para rastrear as referências nacionais;

② Verificação periódica: enviado anualmente ao instituto de medição provincial, de acordo com o procedimento JJG (indústria militar) 117-201X;

• Verificação de campo: Semanalmente com uma fonte de resistência / tensão padrão para verificação rápida, preservar os dados originais para verificação.

Modelo de avaliação de incerteza

Incerteza padrão sintética, onde u1 vem da incerteza estendida do padrão superior e u2 é o desvio padrão introduzido repetitivamente. O valor de UC típico do multimetro industrial é de aproximadamente 0,005% ~ 0,01%.

Monitoramento de estabilidade a longo prazo

Análise de tendências de dados históricos

Crie um banco de dados para registrar os parâmetros-chave de cada calibração e desenhe curvas de deriva anuais. Se um indicador for ultrapassado três vezes consecutivas, inicie imediatamente o processo de manutenção preventiva.

Previsão de vida útil de componentes críticos

A vida útil do capacitor eletrólito é de cerca de 5 a 8 anos, e o aumento do ESR ocorrerá antes da expiração. As alterações de capacidade podem ser detectadas através da tabela LCR para preparar as peças sobressalentes com antecedência.