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几个8位半的短稳测试 Short Stability of 8.5 Multimeters

时间:2012-10-07  来源:38hot  作者:lymex

图片:short.gif



描述:2009-12-20补充一个图,增加了几款

图片:stability.gif

3458A可以采用NPLC的取值范围是1.001到1000(随意设置)。换句话说,只要设置的刚刚超过1,就能出8位半,而NPLC=1的情况下就是每秒50次,大大超过其指标的每秒6次。由于1.x是小数,因此测试的时候只最小测试到NPLC=2。红色是我的3458A,其中红圈里面的两个数据,分别是NPLC=2和NPLC=10,测试录像已经上载。前者是能出8位半的最小整周期(NPLC=1时通过GPIB也能出8位半),这已经比指标值整整快了5倍,是一直没有能被打破的记录,同时短稳仍然能达到0.05ppm,与6581T的NPLC=10的情况下相当。后者代表每秒5次的指标速度,此时短稳能达到非常不错0.03ppm,也能赶上别的8位半在每秒1次的慢速测试结果。棕色的虚线是Aeon测试lgq的3458A的结果。显然,与我测试的结果很接近了,少许差距的原因,大概是通过GPIB带来的干扰。别的不说,单从0.2秒测试周期下的短稳比0.2秒下的还差,就能说明存在问题。另外,NPLC=100下没有比50的时候有改进,也意味着不太稳定的测试环境。虚线部分由于时间太长或太短而没有测试,是推测值。比如当NPLC=2的时候,周期是0.04秒,也就是每秒测试25个数据,短稳为0.05ppm。这意味着,每一次读数,与平均值的偏差的典型值就是0.05ppm。


从指标上看,6581测试速度接近3458A,最快是每秒5次。实际上,8位半也正是从NPLC=10(0.2秒周期,即每秒5次)开始的,到NPLC=100结束。从数据上看,其表现还是与3458有差距,高了67%。另外,6871的测试速度不能慢下来,最大NPLC=100(2秒测试周期)。

另一方面,1281则快不起来,很像是6581的接续,短稳因此也类似6581的延续,尽管与3458A还有一定的差距,但短稳在fast状态下就能低到0.02ppm,也难能可贵。

1271的数据来自Ae测试其263基准,看起来比1281有一定差别。当然,也许在更好的测试环境下,1271与1281有类似的表现也不足为奇。

7081其实只有一个测试点,测试速度慢(50多秒),变动也比较大。另外一个速度快的点,实际上是在7位半情况下测试的。

2002是新近测试的,其表现很一般,比7位半的Adv6871还要差一些,甚至与6位半的34401相当了。网上有一篇2002和3458A对比的测试,短稳方差是差了近5倍,也是说明了这一点:http://www.bnl.gov/cad/sns/test_reports.asp

此表用途举例:
比如你在某次测试时能容忍的方差是0.03ppm,那么在表上查,可以采用3458、6581、1271/1281。
如果用3458,可以用NPLC=10即可。但是用6581就要用到NPLC=50,1281可以用快速,而1271就必须用慢速了


有关标准方差和阿伦方差
标准方差在Excel里函数为stdev(),基于贝塞尔公式:各值与平均值的差的平方和的平均值、再开方,因此也叫均方差,表征一组序列的离散程度,假设正态分布。标准方差一般用σ表示。
阿伦方差alan,计算方法:各值与上一相邻值的差的平方和的平均值、除2再开方。与标准方差很类似,但排除了趋势,只计算相邻特征(短稳)
这两个方差,对于正态分布的序列,计算结果是一样的。对于缓慢变化的正态分布,也是一样的。因此,当我们发现一个序列有缓慢变化的趋势,就应该采用alan方差而不是标准方差。Alan方差的小问题是计算麻烦,Excel不直接支持。
标准方差和阿伦方差,计算时样本选数量到底选多少?一般来讲,至少要10个。比如标准不确定度的A类评定时对测试的不重复性估算时。为了能更好的代表整体,最好要20个。当然,再多的采样有的时候也不太现实,也容易受到偶然的干扰。

用标准方差,计算也很容易,在Excel里某个单元输入 “=stdev(”,然后用鼠标选取所需要的连续的20个测试数据,用括号括死就可以。
当然,得到的是绝对值,不要忘记除上读数(比如测试10V就除10,测试7.08V就除7.08,测试10k电阻就除10000),才能得到相对的值,再乘上1E6,就是ppm

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