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Advantest R6871E-DC, 7位半万用表拆解和评测

时间:2012-10-07  来源:38hot  作者:lymex
www.123485.com

    参数指标与测试

从指标上看R6871E比较差。比如DCV基本档24小时不确定度才12ppm+40字,这甚至低于很多6位半的表。例如HP3456A为8ppm,Fluke 8505为6ppm,Fluke 8846为13ppm,34401A和K2000为15ppm。
另外,居然没有1年的指标,而且半年的指标为37ppm+40字,也低于大多数6位半表的30ppm到35ppm/年的指标!

直流电阻的指标,24小时最好的是20ppm+30字,180天的是60ppm+30字,还算凑合,与8505A、3456A、34420A、2001的指标几乎一样。


那么,实际上这表表现到底如何呢?
首先测试主要档的偏差,预热后,21C。

10V电压(4910),偏离-69ppm,不算太好。
10k电阻(SR104),偏离-33ppm,这个还行。
这个结果并不好,说明曾经老化的比较厉害,也可能是因电池没电(换过)而引起校准数据丢失。

测试1V电压(4910),各档读如下,一致性还行:
1V:0.9999597。
10V:0.999937。
100V:0.99991。
1000V:0.9998。

测试10V电压(4910),各档读:
10V:0.9999310。
100V:0.999946。
1000V:0.99993。



测试100Ω 电阻,各档读数,一致性不错:
100Ω:99.9928Ω
1k:99.9932Ω
10k:99.99Ω
100k:100.3Ω
1M:103Ω


测试10k 电阻,各档读:
10k:9.999700
100k:9.99977
1M:10.0000
10M:10.002
100M:10.03
1G:10.2


备注,这表很特别,欧姆档的电压是黑表笔为正,与模拟表一样。
另外,电压档满度为20.00V的,但电阻档满度却是12.00k,很怪。预热与稳定性

以下测试,基本上都是指标中没有的或者很少提及的,但这些指标有时很重要或者很有用。

1、零点测试
把输入短路后,理想状态下读数应该总是零。但实际上不仅有偏差,而且由于噪音和干扰等原因,读数还总在变动。
零点测试就是读出一个系列,看变动到底有多大。由于大部分高精表都能分辨到0.1uV,这已经远小于常见的热电动势的电压了,因此零点不好主要还是热噪音和内外热电动势在作怪。
测试很简单,找一段4平方的单芯导线,弯曲成适当形状,插入插口就可以测试了。

图片:21.jpg



具体数据就不表示了,只给出结果(NPLC=50):
100mV档分辨0.1uV,零点Vpp为0.6uV
1V档分辨也为0.1uV,零点Vpp为0.7uV
10档分辨1uV,零点Vpp为0uV,读数一直为0,只有正负号在变。
从这个结果可以看出,分辨为0.1uV的情况下,零点不太好,不如34401A的0.1uV,因此不太适合做检零用。
(备注:Aeron说他的很好,我的需要清洗了)


2、测试10V预热情况
10V预热情况代表了开机后多长时间能达到多好的精度。由于表的自身是个热源,而且内部大多数元件有温度特性,因此开机后达到内外热平衡必须有一段时间。
如果要求不太高,一般开机几分钟就可以测试,要求高的一般需要至少几个小时,而对于校准等要求最高的场合,要开机24小时以上。
一共测试了两次如图,一次是蓝色的曲线,此时电源电压开关在原始的200V,适合180V到220V的电压。然而由于实际上输入电压都在230V,因此已经超过范围,发热严重一些(功率为20W),温升也大,所以达到热平衡所需要的时间也长。
第2次是红色的,改成了240V输入,适合207V到250V的电源,这对于城市里一般220V到235V的输入电压足够了。改后经过测量,功率下降了16%,从曲线上可以看到,最后只上升到不到原来的2/3,稳定时间也加快了。
这样,总的开机变动只有不到8ppm,开机2小时就可以进入最后的1.5ppm之内了。

图片:10V-start.gif




3、测试10k预热情况
10k档是典型的电阻档,一般也是最常用的校准档,指标相对也最高,也具有较强的代表意义。
测试10k档的开机稳定情况,不仅可以了解到底开机多长时间精度能达到多少,也可以了解内部电阻基准的温度系数情况和比例电阻的配合情况。



4、短稳测试
短稳就是重复测量时的变动特性,短稳好,才能测试的时候读数不变或少变,这样才能精确读出。否则,只有分辨,末位1位甚至2位总在变化,那还怎么读数?那还要7位半有什么用处?
短稳好的表,可以重复测试一个基准,得到一系列数据后进行平均,改进不确定性。
短稳好的表,就可以在短期连续比较两个不同的电压,也就是转移特性好。
首先,借用了Aeron的大量测试数据,在不同的采样周期下,自动记录了多组数据。然后,进行统计分析得到下表:

图片:10VRMSNoise.gif



可以看出,不同采样时间下,短稳/噪音差别很大。
当NPLC <1时,主要因为没有与交流电同步,CMRR不好,因此噪音就比较大,达到5ppm以上。此时适合于快速但精度不很高的测试。
当NPLC=1有显著改善,RMS噪音接近0.2ppm,Vpp噪音也为2ppm。
但只有当NPLC>=10时,RMS噪音才<0.1ppm,与分辨相当。因此,高精度测试时应该选择NPLC=10或更大。我喜欢选NPLC=50,这样加上自稳零,每2秒1次读数也不算慢了,还可以进行手动记录。
用图表示如下,横轴为采样周期,纵轴为噪音的RMS值(ppm)。

图片:10VRMSNoiseG.gif


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