Методика калибровки мультиметров

[-=Andrey=-]

При калибровке делителей нам важна только относительная точность измерений. При включении как делитель 9:10 мы максимально используем разряды вольтметра и работаем на верхней части шкалы.
Судя по статистике из интернета нелинейность массовых приборов 6,5 разрядов (HP34401A, K2000, B7-78/1) между этими точками (9 и 10В на пределе 10В) не превышает 0,5ппм. Поэтому в идеале можно стремиться отстроить делитель с такой погрешностью, но тут нам начинает "портить картину" входное сопротивление/ входной ток вольтметра, но для выше указанных приборов входное сопротивление выше 10ГОм и для делителей низковольтных с суммарным сопротивлением ниже 1кОм им можно пренебречь, часто это делители ступеней 1В/100мВ и 100мВ/10мВ. Для классического варианта делителя диапазона 10В/1В с сопротивлением 10кОм, вклад от вольтметра может вносить ошибку до 1ппм, поэтому тут уже можно вводить в расчёты компенсацию падения напряжения, предварительно измерив реальный входной ток вольтметра с учётом знака (применив стандартный вариант измерения тока на последовательном 10МОм резисторе) при измеряемом напряжении 0,9Uоп ну или просто на опорном напряжении. И уже исходя из полученного значения, внести поправку в подстраиваемое напряжение 0,9U и ловить его на экране вольтметра. По идее для делителей 10В/1В и 100В/10В (90кОм/10кОм) можно также подогнать делитель с точностью до нелинейности самого АЦП, всегда измеряя на базовом пределе 10В. А вот выше уже становится сложнее, и нужно быть аккуратнее в измерениях, но даже для самого верхнего варианта 1000В/100В с суммарным сопротивлением 10М(часто) и 1М (редко) можно попытаться подогнать делитель с точностью до 1...2ппм. Но может более опытные коллеги поправят меня.

Вложения

Вверх ногами.png

(14.76 KiB) Скачиваний: 133

[anby]

-=Andrey=- писал(а):

Но может более опытные коллеги поправят меня.

Конечно поправим:
1 - При самокалибровке ни о каких вольтметрах 6.5 речи не идет. Почитайте внимательно переписку.
2 - Предложенный вами метод Мюнхгаузена не дает повышения точности. Объясняю на пальцах:
Вы измерили напряжение ИОН и получили на дисплее скажем "10.000 00".
Вы измерили напряжение средней точки абсолютно идеального делителя и получили на дисплее скажем "9.000 01". Что соответствует ошибки нелинейности 1ppm.
То есть на верхнем плече падает "0.999 99"В, а на нижнем "9.000 01"В, при рассчете коэффициента вы все равно получите, что ошибка составляет "1Видеальный" - "0.999 99"Визмеренный = 0.000 01 Вошибки.
"0.000 01 Вошибки" от "1Видеальный" это 10 ppm.

Потому-что вы только одно плечо определили с разрешением 6.5 цифр, а второе плечо вы определили с разрешением 5.5 цифр.

Что-же до линейностей о которых пишут в интернетах... я бы им не доверял, и брал в расчёт только указанные производителем данные, а еще лучше, измеренные самостоятельно. Гарантий что эти "измерятели интернета" правильно все сделали - никаких. И более того, нет абсолютно никаких гарантий что Ваш прибор такой-же как прибор в интернете.

С уважением, Ваш горячо любимый "великий".

[ass20]

есть парочка lm399, хочу оценить возможность, собрать на нем источник опорного напряжения.
Вроде схема тут пробегала, кто помнит, просьба ткнуть носом .. плиз

[anby]

ass20 писал(а):

Вроде схема тут пробегала, кто помнит, просьба ткнуть носом .. плиз

Там всего несколько деталек в одной из простейших схем.

Особое внимание надо уделить только делителю R1, его коэффициент должен обеспечивать нужное выходное напряжение при ТКО максимально подогнанном к ТКН 399 и его долговременная стабильность тоже важна.
Это самая сложная часть, если делать на выходное напряжение отличное от напряжения самого 399.

Эта схема рассчитана на выходное напряжение 10.6В, ТКН в несколько ppm, и не совсем ясную долгосрочную стабильность.

ОУ можно брать много какие, главное чтобы шум и дрейф был не большим, лучше чем у 399.

R3 должен обеспечивать рабочий ток стабилитрона, а R2 скорее подстраховка обеспечивающая правильные начальные условия старта, чем реально значимая деталька.
Я не пробовал запускать их без подтяжки R2, но скорее всего должно стартануть и без нее.

Народ активно занимающийся вольтметрией так-же очень боится ТермоЭДС коваровых ног 399-го стабилитрона и активно занимается разными изысками по его уравновешиванию и минимизации. Что типично на иностранных фотках выглядит как "свастика" вырезанная в плате со специальным образом прорисованными дорожками.
Так-же ходит слух, что такие свастики уменьшают мощность нагревателя за счет сохранения тепла, и тем самым повышают стабильность в долгосрочной перспективе, но реального доказательства этого я вроде не встречал.
По вопросам свастик, уравновешивания пар металл-металл, можно поискать посты коллеги Mickle, он вроде на этом не только ел собаку, но и что-то типа докторских защищал. Думаю он тут раскрывал эту тему.

Если Кулибина строителя ИОН устраивает выходное напряжение около 7В, то проблематику с делителем R1 можно убрать небольшим изменением схемы.

Вот по большому счету и все основные секреты хорошего ИОН на 399. А дальше великий простор для фантазии и экспериментов.

[haker_fox]

От себя добавлю, что по LM399 можно найти огромаднейшую тему на 50+ страниц на eevblog. Её нужно почитать, выписывая все советы, потому подумать, а какие советы вообще нужно принимать. Там, например, есть заметка о чувствительности LM399 к пространственному положению. Или даны экспериментальные данные зависимости дрейфа выходного напряжения от дрейфа (изменения) напряжения питания нагревателя. И т.п. В общем, чтиво интересное.

[ass20]

благодарствую
haker_fox
anby

если найду хороший резистор R1 то можно собрать ))

[haker_fox]

ass20 писал(а):

благодарствую
haker_fox
anby

если найду хороший резистор R1 то можно собрать ))

На здоровье! Найдите не один R1, а пару - чтобы собрать делитель. Только эти резисторы должны быть не абы какие. В идеале - ТКД должен дрейфовать в зависимости от температуры на очень малую величину (например, 0.1 - 2 ppm/C, зависит от Ваших потребностей). При этом дрейф самих резисторов может быть относительно большим.

[anby]

haker_fox писал(а):

От себя добавлю, что по LM399 можно найти огромаднейшую тему на 50+ страниц на eevblog. Её нужно почитать, выписывая все советы, потому подумать, а какие советы вообще нужно принимать.....В общем, чтиво интересное.

Какраз не советую этого делать новичкам. Взрыв мозга гарантирован.
Новичок не отличит полную бредятину в перемешку с плохо-поставленным экспериментом от действительно важного совета.
А уж что-что, а вот бредятины там достаточно.... и скорее всего даже дельные советы оттуда, в реальной жизни реального домашнего ИОН не нужны.

Я как-то тоже поначитался иивиблога по первому времени... а оказалось, что если полностью игнорировать всю ту бредятину, то получаются отличные ИОН. Даже если они сделаны с горстью компромиссов.

А вот уже после того как первый ИОН будет сделан, испытан, вот тогда да, можно и почитать

Добавлено after 41 minute 36 seconds:

haker_fox писал(а):

Там, например, есть заметка о чувствительности LM399 к пространственному положению.

Чтоже до гравитационной зависимости, да!, клевую удочку я туда им забросил о положении 1399, Andreas досихпор под впечатлением и вижу что она у него переросла из гравитационной, в температурную Он уже по всякому там эти стабилитроны крутил. А я-же сделал свои выводы, что она пренебрежимо мала, по сравнению с другими паразитными факторами.

[MegaVolt1976]

К 399ому хорошо подходит схема с ШИМ делителем. Где то тут пробегала. Можно на резисторах сэкономить.

[anby]

Не надо усложнять. Я-бы сделал простой ИОН, а если приспичит сделал бы к нему еще и шим, отдельно.

[Volga134]

Здравствуйте, прошу помочь с калибровкой/подстройкой датчика температуры на мультиметре victor 81D. https://disk.yandex.ru/d/p264K-glHLlTQQ
По ссылке сам мульт и его нутро. О том например как через джампер, подстраивать мульт richmeter 102 представление имеется, а вот про victor 81D найти какой либо гайд не получается
Устройство работает на чипе DM1106EN.
Может кто настраивал приборы на подобном чипе.
Через комплектную термопару "каплю" температуру тела показывает 33 градуса. Брал каплю от другого и тоже самое. Погрешность в 1 градус бы была достаточной но китайские друзья решили иначе Теперь вот приходится за них делать работу над ошибками. С другой стороны если эта погрешность линейная то можно и забить Из "прецинзионных" есть только ртутный градусник аптечный, может им поверить и успокоится?
(В архиве фото есть с замером прецинзионного резистора на 100 Ом, брал на время у знакомых электронщиков, там не все так плохо)

[Дмитрий М]

Термопары более менее достаточную ЭДС (для оцифровки простыми схемами) начинают выдавать выше сотен градусов, ниже погрешность слишком велика, к тому же нет компенсации холодного спая. Термопары калибруют в расплаве олова или свинца. Даже кипящая вода слишком холодна для этого.

[Volga134]

Дмитрий М писал(а):

Термопары более менее достаточную ЭДС (для оцифровки простыми схемами) начинают выдавать выше сотен градусов, ниже погрешность слишком велика.

Спасибо за подсказку, совсем забыл про физику
Поставил чайник, как только он засвистел, открыл носик и погрузил термопару.
Показания - 99 градусов, так что вот один градус и попался.
Для случаев работы с устройствами где нагрев в близких пределах этого значения и выше, точность будет приемлемая.
Всем спасибо!

[trengtor]

Volga134, высотная поправка на температуру кипения учтена?

[local07]

калибровка/подстройка датчика температуры на мультиметре victor 81D

В силу принципа действия термопары на конечный результат измерения помимо прочих составляющих значительное влияние оказывают также:
-контакт между проводом от термопары и ее штекером
-контакт между штекером термопары и разъемом мультиметра
-контакт между разъемом мультиметра и его платой
-контакт в переключателе режимов мультиметра
Причем этим "закладкам" пофик, 300-рублевый мультиметр перед ними или же 6.5 разрядный.
Даже если про пайку и переключалку на время забыть, то шевеление штекера в разъеме может привести к изменению показаний...

Кстати, параметры погрешности измерения тоже надо правильно "считывать" с инструкций. И не менее правильно применять.


Маленькая погрешность любит большие денажки....

[local07]

Ранее коллега Mickle приводил пример использования осциллографа для визуального контроля за сигналом на выходе селективного усилителя, используемого для контроля за НЧ шумом ИОНа. Там были картинки с Owon PDS5022S (25MHz, 100Ms/s).
На про-радио выкладывали картинки использования Siglent SDS1102X (100MHz, 1GSa/s).
Моделировал режим с помощью DDS генератора с подачей его на имеющиеся осциллографы. Tektronix'ы конечно отрабатывают картинку быстро, но хотелось бы иметь аккумуляторный вариант питания осциллографа.
Казалось бы, что проще - использовать что-то типа DSO138 или DSO150 (200kHz, 1Msps). Однако DSO150 при требуемой длительности развертки значительно долго обрабатывает результат измерения перед выводом его на дисплей. До 1 минуты...
Не силен в характере проявления фликер-шумов и цифропараметрах, но хотелось бы в реальном режиме наблюдать на дисплее результат воздействия на тестируемое устройство\компонент.
Для этого надо знать минимальные требования для такой визуализации. Или же возможность использования, например дата-логгера мультиметра с выводом его сигнала на дисплей компа.
Не знаю, насколько это поможет для исследования и минимизации шумов, но чо та вот загорелся...

[Mickle]

Осциллограф и графический мультиметр конечно удобны в плане наблюдения за сигналом в реальном времени или для того, чтобы запостить картинку на форум/блог. Однако при получении объективных результатов на этом все их преимущества перед обычным вольтметром или АЦП с соотв. интерфейсом к ПК заканчиваются.
Ведь расчёт численных параметров шума ИОН (спектральной плотности, размаха) не по одной же выборке делается.
1) Сначала нужно провести и обработать пробную серию и N выборок, чтобы дать оценку матожиданию параметра и найти дисперсию выборочных средних. Для диапазона частот селективного УНЧ от Fmin до Fmax каждая выборка - массив результатов единичных измерений общей длительностью 1/Fmin, получаемых с частотой не менее 6*Fmax. К примеру, полосе 0,1-10 Гц с небольшим натягом соответствует оцифровка в течении 10 секунд с PLC1. Величина N задаётся исходя из надёжности статистических оценок, я обычно выбираю 5<N<20.
2) Затем задавшись допускаемой погрешностью, обусловленной ограничением длительности наблюдений (не более 20%), находят квантиль распределения Стьюдента для числа степеней свободы N-1 и доверительной вероятности 0,975.
3) По результатам п.2 рассчитывают требуемые число выборок и суммарную длительность измерения, а затем с этими уточнёнными данными go to п.1.

[local07]

Mickle Спасиб конечно! У мну задача попроще - по причине непонятной нестабильности, возникла идея наблюдать на дисплее результат воздействия на тестируемое устройство\компонент.

[misha8us]

anby писал(а):

Полоса по результатам калибровки составила 0.02Гц....10Гц.
Что очень хорошо подходит для моих экспериментов, так как классическая полоса 0.1Гц....10Гц не достаточно показательна.

Просьба опять показать эту схему (предыдущие картинки не открываются).

[anby]

misha8us писал(а):

Просьба опять показать эту схему (предыдущие картинки не открываются).

Яндекс жалуется на дубли картинок, поэтому читайте первоисточник: https://ampnuts.ru/tag/lna/