如何選購數(shù)字萬用表

一、概述
數(shù)字萬用表是目前最常用的一種數(shù)字儀表。其主要特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、分辨率強(qiáng)、測試功能完善、測量速度快、顯示直觀、過濾能力強(qiáng)、耗電省，便于攜帶。進(jìn)入 90 年代以來，數(shù)字萬用表在我國獲得迅速普及與廣泛使用，已成為現(xiàn)代電子測量與維修工作的必備儀表，并正在逐步取代傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）萬用表。
數(shù)字萬用表亦稱為數(shù)字多用表（ DMM ），其種類繁多，型號各異。每個電子工作者都希望有一塊較理想的數(shù)字萬用表。選擇數(shù)字萬用表的原則很多，有時甚至?xí)蛉硕悺５珜τ谑殖质剑ㄐ湔涫剑?shù)字萬用表而言，大致應(yīng)具備以下特點(diǎn)：顯示清晰，準(zhǔn)確度高，分辨力強(qiáng)，測試范圍寬，測試功能齊全，抗干擾能力強(qiáng)，保護(hù)電路比較完善，外形美觀、大方、操作簡便、靈活、可靠性好，功耗較低，便于攜帶、價格適中等等。市面上手持萬用表的價格千差萬別，我們在選擇時稍不如意，就會選擇不能滿足自己要求的萬用表，現(xiàn)北京海洋興業(yè)科技有限公司技術(shù)人員根據(jù)多年市場經(jīng)驗(yàn)，告知您如何選擇數(shù)字萬用表。

二、數(shù)字萬用表的主要指標(biāo) 顯示位數(shù)及顯示特點(diǎn)
數(shù)字萬用表的顯示位數(shù)通常為 3 1/2 位～8 1/2 位。判定數(shù)字儀表的顯示位數(shù)有兩條原則：其一是，能顯示從0－9中所有數(shù)字的位數(shù)是整位數(shù)；其二是，分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子，用滿量程時計數(shù)值為2000 ，這表明該儀表有3個整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子是1，分母是2 ，故稱之為3 1/2 位，讀作“三位半”，其最高位只能顯示 0 或1（0 通常不顯示）。3 2/3 位（讀作“三又三分之二位”）數(shù)字萬用表的最高位只能顯示0～2的數(shù)字，故最大顯示值為±2999 。在同樣情況下，它要比3 1/2 位的數(shù)字萬用表的量限高50％，尤其在測量380V 的交流電壓是很有價值。
例如，在用數(shù)字萬用表測量電網(wǎng)電壓時，普通3 1/2 位數(shù)字萬用表的最高位只能是0或1，若要測量220V 或 380V 電網(wǎng)電壓，只能用三位顯示，該檔的分辨率僅為 1V 。相比之下，用 3 3/4 位的數(shù)字萬用表來測量電網(wǎng)電壓，最高位可以顯示 0～3 ，這樣可以四位顯示，分辨率為 0.1V ，這與 4 1/2 位的數(shù)字萬用表分辨力相同。
普及型數(shù)字萬用表一般屬于3 1/2 位顯示的手持式萬用表，4 1/2 ，5 1/2位（6位以下）數(shù)字萬用表分為手持式、臺式兩種。6 1/2 位以上大多屬于臺式數(shù)字萬用表。
數(shù)字萬用表采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，顯示清晰直觀、讀書準(zhǔn)確。它既能保證了讀數(shù)的客觀性，又符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能夠縮短讀數(shù)或記錄時間。這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）萬用表所不具備的。

準(zhǔn)確度（精度）
數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度是測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它表示測量值與真值的一致程度，也反映測量誤差的大小。一般講準(zhǔn)確度愈高，測量誤差就愈小，反之亦然。
準(zhǔn)確度有三種表達(dá)方式，分別如下：
準(zhǔn)確度＝±（a ％ RDG + b％ FS ） （ 2.2.1 ）
準(zhǔn)確度＝±（a ％ RDG +n個字） （ 2.2.2 ）
準(zhǔn)確度＝±（a ％ RDG + b％ FS + n個字） （ 2.2.3 ）
式（ 2.2.1 ）中， RDG 為讀數(shù)值（即顯示值）， FS 表示滿度值，括弧中前一項(xiàng)代表 A/D 轉(zhuǎn)換器和功能轉(zhuǎn)換器（例如分壓器、分流器、真有效值轉(zhuǎn)換器）的綜合誤差，后一項(xiàng)是由于數(shù)字化處理而帶來的誤差。式（ 2.2.2 ）中， n 是量化誤差反映在末位數(shù)字上的變化量，若把 n 個字的誤差折合成滿量程的百分?jǐn)?shù)，即變成式（ 2.2.1 ）。式（ 2.2.3 ）比較特殊，有些廠家用此種表達(dá)方式，后兩項(xiàng)中有一項(xiàng)表示其它環(huán)境或功能引入的誤差。
數(shù)字萬用表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于模擬指針萬用表。以測量直流電壓的基本量程的準(zhǔn)確度指標(biāo)為例， 3 位半可達(dá)到± 0.5 ％， 4 位半可達(dá)到 0.03 ％等。例如： OI857 和 OI859CF 萬用表。萬用表的準(zhǔn)確度是一個很重要的指標(biāo)，它反映萬用表的質(zhì)量和工藝能力，準(zhǔn)確度差的萬用表很難表達(dá)出真實(shí)的值，容易引起測量上的誤判。

分辨力（分辨率）
數(shù)字萬用表在最低電壓量程上末位1個字所對應(yīng)的電壓值，稱作分辨力，它反映出儀表靈敏度的高低。數(shù)字?jǐn)?shù)字儀表的分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。不同位數(shù)的數(shù)字萬用表所能達(dá)到的最高分辨力指標(biāo)不同，例如： 3 1/2位的萬用表100μV 。
數(shù)字萬用表的分辨力指標(biāo)亦可用分辨率來顯示。分辨率是指儀表能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分比。例如，一般3 1/2位數(shù)字萬用表可顯示的最小數(shù)字為1，最大數(shù)字可為1999 ，故分辨率等于 1/1999≈0.05％。
需要指出，分辨率與準(zhǔn)確度屬于兩個不同的概念。前者表征儀表的“靈敏性”，即對微小電壓的“識別”能力；后者反映測量的“準(zhǔn)確性”，即測量結(jié)果與真值的一致程度。二者無必然的聯(lián)系，因此不能混為一談，更不得將分辨力（或分辨率）誤以為是類似于準(zhǔn)確度則取決于儀表內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器、功能轉(zhuǎn)換器得綜合誤差以及量化誤差。從測量角度看，分辨力是“虛”指標(biāo)（與測量誤差無關(guān)），準(zhǔn)確度才是“實(shí)”指標(biāo)（它決定測量誤差得大小）。因此，任意增加顯示位數(shù)來提高儀表分辨力得方案是不可取得。

測量范圍
在多功能數(shù)字萬用表中，不同功能均有其對應(yīng)得可以測量得最大值和最小值。例如： 4 1/2位萬用表，直流電壓檔的測試范圍是 0.01mV ～ 1000V 。

測量速率
數(shù)字萬用表每秒鐘對被測電量的測量次數(shù)叫測量速率，其單位是“次/s”。它主要取決于 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。有的手持式數(shù)字萬用表用測量周期來表示測量的快慢。完成一次測量過程所需要的時間叫測量周期。
測量速率與準(zhǔn)確度指標(biāo)存在著矛盾，通常是準(zhǔn)確度愈高，測量速率愈低，二者難以兼顧。解決這一矛盾可在同一塊萬用表設(shè)置不同的顯示位數(shù)或設(shè)置測量速度轉(zhuǎn)換開關(guān)：增設(shè)快速測量檔，該檔用于測量速率較快的 A/D 轉(zhuǎn)換器；通過降低顯示位數(shù)來大幅度提高測量速率，此法目前應(yīng)用的比較普通，可滿足不同用戶對測量速率的需要。

輸入阻抗
測量電壓時，儀表應(yīng)具有很高的輸入阻抗，這樣在測量過程中從被測電路中吸取的電流極少，不會影響被測電路或信號源的工作狀態(tài)，能夠減少測量誤差。例如：3 1/2位手持式數(shù)字萬用表的直流電壓檔輸入電阻一般為 10μΩ。交流電壓檔受輸入電容的影響，其輸入阻抗一般低于直流電壓檔。
測量電流時，儀表應(yīng)該具有很低的輸入阻抗，這樣接入被測電路后，可盡量減小儀表對被測電路的影響，但是在使用萬用表電流檔時，由于輸入阻抗較小，所以較容易燒壞儀表，請用戶在使用時注意。

三、數(shù)字萬用表的功能

數(shù)字萬用表的分類
數(shù)字萬用表按照量程轉(zhuǎn)換方式來分類，可劃分成三種類型：手動量程（MAN RANGZ），自動量程（AUTO RANGZ），自動/手動量程（AUTO/MAN RANGZ ）。
根據(jù)功能、用途及價格的不同，數(shù)字萬用表大致可分為9大類：低檔數(shù)字萬用表（亦稱普及型數(shù)字萬用）、中檔數(shù)字萬用表、中/高檔數(shù)字萬用表、數(shù)字/模擬混合式儀表，數(shù)字/模擬圖雙顯示的儀表、萬用示波表（將數(shù)字萬用表、數(shù)字存儲示波器等動能集于一身）。

數(shù)字萬用表的測試功能
數(shù)字萬用表不僅可以測量直流電壓（DCV）、交流電壓（ACV），直流電流（DCA）、交流電流（ACA）、電阻（Ω）、二極管正向壓降（VF）、晶體管發(fā)射極電流放大系數(shù)（hrg）、還能測電容量（C）、電導(dǎo)（ns）、溫度（T）、頻率（f），并增加了用以檢查線路通斷的蜂鳴器檔（BZ）、低功率法測電阻檔（L0Ω）。有的儀表還具有電感檔、信號檔、AC/DC自動轉(zhuǎn)換功能，電容檔自動轉(zhuǎn)換量程功能。
數(shù)型數(shù)字萬用表大多增加了下述新穎實(shí)用的測試功能：讀數(shù)保持（HOLD）、邏輯測試（LOGIC）、真有效值（TRMS）、相對值測量（RELΔ）、自動關(guān)機(jī)（AUTO OFF POWER）等。

數(shù)字萬用表的抗干擾能力
簡單的數(shù)字萬用表普遍采用積分式 A/D 轉(zhuǎn)換原理，只要選擇正向積分時間恰好等于串楨干擾信號周期的整倍數(shù)，就能有效地抑制串楨干擾。這是因?yàn)榇畼E干擾信號在正向積分階段被平均掉的緣故。中、低檔數(shù)字萬用表的共楨抑制比（CMRR）可達(dá)86～120dB。

數(shù)字萬用表故障捕獲功能
詳見北京海洋興業(yè)科技有限公司網(wǎng)站《萬用表如何采集與檢測電器斷斷續(xù)續(xù)故障》。

四、數(shù)字萬用表的發(fā)展趨勢

集成化
手持式數(shù)字萬用表采用單片 A/D 轉(zhuǎn)換器，外圍電路比較簡單，只需少量輔助芯片和元器件。近年來單片數(shù)字萬用表專用芯片不斷問世，使用一片 IC 即可構(gòu)成功能比較完善的自動量程數(shù)字萬用表，為簡化設(shè)計和降低成本創(chuàng)造了有利條件。

功耗低
新型數(shù)字萬用表普遍采用 CMOS 大規(guī)模集成電路的 A/D 轉(zhuǎn)換器，整機(jī)功耗很低。

以上筆者介紹的只是選擇萬用表的主要原則，還未考慮價格因素以及其它人為因素。還需用戶根據(jù)實(shí)際需求、實(shí)際情況來選擇萬用表。歡迎咨詢北京海洋興業(yè)科技有限公司技術(shù)人員。