Fluke萬用示波表測量技術(shù)問題
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經(jīng)常有人問到示波表的波峰因數(shù)。如果你去查一下規(guī)格，你所唯一可以找到的解釋波峰因是“該讀數(shù)不依賴于任何信號(hào)，即波峰因數(shù)”。這里我們將解釋波峰因數(shù)是一個(gè)怎么樣的數(shù)值，及該數(shù)值可以有什么用途。對(duì)于萬用表而言，在非正弦波的交流電壓測量的時(shí)候波峰因數(shù)應(yīng)當(dāng)被考慮在內(nèi)。波峰因數(shù)被定義為峰值電壓對(duì)有效值電壓的比值。
典型的波峰因數(shù)是：
正弦波：1.414
方波： 1
25％的占空比的脈沖：2
對(duì)于萬用表而言，(它可以處理很高的波峰因數(shù))，但是因?yàn)槟悴荒軌蛘嬲幚砟闼鶞y量的波形的形狀，因此可能由于你的信號(hào)峰值過高而使你的讀數(shù)錯(cuò)誤。峰值數(shù)值可以使電路過載，同時(shí)讀數(shù)可能過低而在測量問題上又沒有顯示。真有效值讀數(shù)的萬用表可以規(guī)定其可以真正準(zhǔn)確處理的最大的波峰因數(shù)的數(shù)值。由于真有效值轉(zhuǎn)換芯片的飽和的特性，該數(shù)值通常是在完全刻度讀數(shù)的最低處附近。在半刻度附近會(huì)有更好的精確度。因此在次高量程內(nèi)檢查你的萬用表的讀數(shù)，并且驗(yàn)證該讀數(shù)是否在同一的數(shù)量級(jí)是一個(gè)很好的習(xí)慣。Fluke 87的波峰因數(shù)可以到達(dá)3。Agilent 33401A和33970A的波峰因數(shù)是在“完全的刻度附近有最大為5的波峰因數(shù)”(刻度具有額外的0.40％的誤差)
對(duì)于ScopeMeter的產(chǎn)品而言，情況則不一樣。首先，在屏幕上總有波形來指示你以告知信號(hào)是否過載。另外，ScopeMeter從取樣的波形數(shù)據(jù)之中計(jì)算真有效值測量數(shù)值，只要取樣的數(shù)值位于A/D轉(zhuǎn)換器的量程之外，則讀數(shù)不再被顯示，而OL則會(huì)被指示。例如，Fluke 123在峰值大于8.5V的時(shí)候會(huì)以5V的量程顯示OL。這將會(huì)導(dǎo)致完全刻度的波峰因數(shù)為8.5/5=1.7。雖然該數(shù)值不是很顯著，但對(duì)于ScopeMeter來說這并不重要，因?yàn)樵撛O(shè)備不顯示不正確的讀數(shù)。另外，當(dāng)使用在自動(dòng)的模式的時(shí)候，它會(huì)自動(dòng)地變換到下一個(gè)較高的量程。(ScopeMeter可以同時(shí)測量峰值和有效值)
ScopeMeter因此可以不依賴波峰因數(shù)可以正確地測量信號(hào)的真有效值數(shù)值。其所受的限制是需要較高的量程來正確捕捉到峰值信號(hào)。由于該較高的量程的緣故，對(duì)于有效值數(shù)值你只有較低量程的極限數(shù)值可以準(zhǔn)確地測量。如果信號(hào)的有效值數(shù)值太小的話，則你可以停止使用那些精確度較小的低量程的數(shù)值。對(duì)于示波表，其有用的量程是為波峰因數(shù)最大為10的量程。例如，一個(gè)具有1％的占空度的100Hz 5V的脈沖，用Fluke 87(I)測量同樣的信號(hào)會(huì)給出174.1mV的讀數(shù)，當(dāng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換到下一個(gè)較高量程的時(shí)，則會(huì)給出一個(gè)更好的測量效果：0.483mV。
確保你的測量設(shè)備可以處理你所測量的信號(hào)的形狀。如果你不能夠確信的話，則在較高的量程內(nèi)作二次檢查，或者是選擇那些從來不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤讀數(shù)的設(shè)備。
正如你所知道的那樣，我們對(duì)ScopeMeters的準(zhǔn)確性具有性能非常優(yōu)異的規(guī)格特性。但有時(shí)你會(huì)在Fluke 123 ScopeMeter和Fluke 190-系列ScopeMeter之間發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不一樣(例如對(duì)于高頻率振幅的測量)。這種差別太大，從而不可能由設(shè)備的誤差來解釋。最近我們發(fā)現(xiàn)有時(shí)Fluke 123的讀數(shù)已經(jīng)沒有了，而Fluke 190則有很好的讀數(shù)，分析其原因，是由于不同的裝載電路。
Fluke 123(STL 120)的測試探頭是一種1:1的探頭，它以兆歐//225pF來測試電路Fluke 190-系列的探頭(VPS200)是一種10:1的探頭，它則以10兆歐們卸F的阻抗來測試電路。和Fluke 190-系列使用VPS200的探頭所不同的是，F(xiàn)luke 123 ScopeMeter使用STL 120屏蔽測試頭，它會(huì)以大約20倍的頻率來裝載電路(比如說>1MHz)。當(dāng)電路的內(nèi)部電阻較小的時(shí)候，則它不會(huì)影響讀數(shù)，但是當(dāng)電阻較大的時(shí)候則需要注意。測試會(huì)導(dǎo)致在被測電路上的電壓的降低，從而導(dǎo)致不切實(shí)際的測試結(jié)果。
以高頻率使用100:1的探頭
在高頻率的時(shí)候(>1MHz)，探頭的電容性部件的電阻很大。標(biāo)準(zhǔn)的10:1探頭，比如說VPS 200，其電容性電阻為14pF。而100:1的探頭，比如說新的VPS 201，則具有6.5pF的電容電阻。使用100:1的探頭會(huì)極大地減少測試電路的負(fù)載。
評(píng)論