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标准集团讲述数字多用表的三种转换器说明

标准集团(香港)有限公司是一家提供材料测试仪器设备的综合供应商,创立于2003年,总部在中国香港,在上海设有分公司上海泛标纺织品检测技术有限公司,全面负责中国大陆地区的销售和售后服务,上海千实精密机电科技有限公司是其生产厂家,负责测试仪器的加工生产。

公司起步于纺织领域的开发,秉持专业、真诚、热情、高效的服务理念,全面贴近客户需求,获得客户高度认可。其后,为满足客户日益增长的需求,公司逐步拓展产品线,扩张至相邻的皮革、地毯、床垫、箱包、家具、玩具、非织造、包装材料等行业,随后,又延伸至过滤材料、燃烧及光学光谱等多个领域。主要经营的产品种类有:口罩检测仪器、防护服检测仪器、纺织及服装测试仪器,皮革及鞋材测试仪器,燃烧类测试仪器,玩具类测试仪器,汽车内饰测试仪器,土工布测试仪器,非织造无纺布测试仪器,过滤材料测试仪器,材料老化测试仪器,床垫箱包家具测试仪器以及其它相关测试设备。

数字多用表具有测量直流电压/电流,交流电压/电流及电阻等多种功能的数字测量仪器。

数字多用表以测量直流电压的直流数字电压表为基础,并通过交流一直流(ACHDC)电压转换器、电流一电压(HU)转换器、电阻一电压(RHU)转换器,把交流电压、电流和电阻转换成直流电压。

(数字多用表的组成方框图)

一、交流一直流(AC/DC)转换器

由于直流数字电压表是线性化刻度的仪器,因此同数字电压表配接的所有各种转换器,应能把被测量线性地转换成直流电压。 这就是说,若要对交流电压进行高精度的数字测量,则AC/DC转换器必须是线性的。常用二极管检波器构成简单的AC-DC转换器,但这种AC—DC转换器的转换特性是非线性的。这种非线性在模拟式电压表中可以用非线性的刻度来校正。可是直流数字电压表本身没有办法做这样的校正,因此这种简单的AC/DC转换器不适于用交流电压的数字测量。

交流电压的幅度可用平均值、有效值、峰值三个量来表示,相应地,AC-DC转换器也有平均值转换器、有效值转换器和峰值转换器之分。目前,以前两者常见。

在DMM中,AC-DC的变换主要按真有效值的数学定义用集成电路实现。因为直接用继承电路的乘,除法器能进行均方根运算,从而构成均方根式的有效值。AC-DC转换器的原理如下图。

(均方根法的AC-DC转换器图)

乘,除法器对X,Y,Z三个输入量进行X Y Z的运算,被测信号μ送入到X,Y输入端,从X Y Z端输送额电压经平均值再送回Z输入端。故直流输入电压为:

(直流输入电压图)

现在已有多种型号的真有效值转换器RMS-DC变换的专用集成芯片。

二.电流一电压(I-U)转换器

将电流转换成电压的一种简单的方法是让被测电流Ix,流过标准电阻Rs,则标准电阻两端的电压为UX=IXRS。测量出这个电压,便能决定被测电流的大小。

为了减小转换器的内阻,Rs—般选得很小,常在几欧姆以下。因此,UX—般不太大。 为了测量小电流,需要对1^进行放大,如图(大信号I-U转换器)所示。这里采用高输入阻抗的同相 放大器,以减小转换器对Rs的旁路作用而带来的附加误差。

在测量几毫安以下的小电流时,更多的是采用图(基本I-U转换电路)所示的F-U转换电路。由 于运算放大器的输入阻抗非常高,因此,可以认为被测电流Ix全部流入反馈电阻。同时,又由于运算放大器的增益非常大,因此运算放大器的输出电压为:

(运算放大器的输出电压)

因为这种电路是一种带有强负反馈的并联电压反馈放大器,所以这种转换器的内阻 接近于零。但由于运算放大器的输出电流等于输入电流Ix,因此这种KU转换器不适于 测量大电流,否则可能超过放大器的容许功耗。由式中可以得知,改换电阻Rs,则可改换I-U转换器的量程。

(大信号I-U转换电路)

(基本I-U转换电路)

三.电阻-电压(R-U)转换器

1)恒流法

在被测的未知电阻RX中流过已知的恒定电流IS时,在RX上产生的电压降为U=RXIX,故通过恒定电流可实现R-U转换。

2)电阻比例法

由下图中可以看出,用电租比例法构成的R-U转换器的电路,它与双斜积分式A/D转换器配合,可实现电阻-数字转换。

电阻比例法电路

为了测出RX上的电压UX,可让双斜积分式A/D转换器先在固定时向T1内对UX积分,然后再对US进行反向积分。当积分器的输出电压回到0时,第二次积分结束,则第二次积分的时间为:

用T2去打开与门G,则计数器对时钟计得的数字即代表RX的数字量。由于在电阻 RX、RS中流过同样的电流,因此电阻比例法不需要精密的基准电流。

以上是关于数字多用表三种转换器说明,希望此篇文章能让大家多产品有更多的认识。

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