Цифровые мультиметры

Наиболее простые цифровые мультиметры имеют разрядность 2,5 цифровых разряда (точность обычно около 10 %). Наиболее распространены приборы с разрядностью 3,5 (точность обычно около 1,0 %). Выпускаются также чуть более дорогие приборы с разрядностью 4,5 (точность обычно около 0,1 %) и существенно более дорогие приборы с разрядностью 5 и выше. Точность последних сильно зависит от диапазона измерения и вида измеряемой величины, поэтому оговаривается отдельно для каждого поддиапазона. В общем случае точность таких приборов может превышать 0,01 %, несмотря на портативное исполнение.

Разрядность цифрового измерительного прибора, например, «3,5» означает, что дисплей прибора показывает 3 полноценных разряда, с диапазоном от 0 до 9, и 1 разряд — с ограниченным диапазоном. Так, прибор типа «3,5 разряда» может, например, давать показания в пределах от 0,000 до 1,999, при выходе измеряемой величины за эти пределы требуется переключение на другой диапазон (ручное или автоматическое).

Типичная погрешность цифровых мультиметров при измерении сопротивлений, постоянного напряжения и тока менее ±(0,2 % +1 единица младшего разряда). При измерении переменного напряжения и тока в диапазоне частот 20 Гц…5 кГц погрешность измерения ±(0,3 %+1 единица младшего разряда). В диапазоне высоких частот до 20 кГц при измерении в диапазоне от 0,1 предела измерения и выше погрешность намного возрастает, до 2,5 % от измеряемой величины, на частоте 50 кГц уже 10 %. С повышением частоты повышается погрешность измерения.

Входное сопротивление цифрового вольтметра до 11 МОм, емкость — 100 пФ, падение напряжения при измерении тока не более 0,2 В. Питание обычно осуществляется от батареи напряжением 9В, потребляемый ток не превышает 2 мА, при измерении постоянных напряжений и токов и 7 мА при измерении сопротивлений и переменных напряжений и токов. Мультиметр обычно работоспособен при разряде батареи до напряжения 7,5 В^[1].

Количество разрядов не определяет точность прибора. Точность измерений зависит от точности АЦП, от точности, термо- и временной стабильности применённых радиоэлементов, от качества защиты от внешних наводок, от качества проведённой калибровки.

Типичные диапазоны измерений, например для распространённого мультиметра M832:

· постоянное напряжение: 0..200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В, 1000 В

· переменное напряжение: 0..200 В, 750 В

· постоянный ток: 0..2 мА, 20 мА, 200 мА, 10 А (обычно через отдельный вход)

· переменный ток: нет

· сопротивления: 0..200 Ом, 2 кОм, 20 кОм, 200 кОм, 2 МОм.

[править]Аналоговые мультиметры

Аналоговый мультиметр состоит из стрелочного магнитоэлектрического измерительного прибора, набора добавочных резисторов для измерения напряжения и набора шунтов для измерения тока. Измерение сопротивления производится с использованием встроенного или от внешнего источника.

Советские аналоговые мультиметры чаще всего производились под шифром, начинающимся с буквы Ц, из-за чего широко распространилось их неофициальное название «цэшка».

Одним из первых измерительных приборов такого рода был тестер ТТ-1, комбинированный измерительный прибор — один из первых, и первый массово изготовленный промышленностью СССР, портативных измерительных приборов. Прибор ТТ-1 имел огромную значимость для народного хозяйства СССР по причине того что это первый массовый прибор для настройки электрооборудования выпущенный в массовом количестве, в послевоенные годы, в количестве сотен тысяч штук. Например, максимальный пиковый объём выпуска рыбинским приборостроительным заводом до 8000 данных приборов в месяц. Прибор изначально предназначался для армии, однако простая, надежная и удобная конструкция обеспечили популярность прибора во всех сферах народного хозяйства. Даже в настоящее время, несмотря на появление новой элементной базы, концепции измерительных приборов такого класса принципиально не изменились (диапазоны, методы измерения величин, способы переключения электрических цепей, способ работы), что свидетельствует о тщательно продуманной конструкции прибора ТТ-1.

Прибор ТТ-1 стал одним из первых переносных тестеров распространенных в СССР, успех прибора определил делнейшее направление приборов данного типа. На основе тестера ТТ-1 были созданы десятки подобных приборов, и получившие распространение, например в учебных заведениях СССР. Приборы созданные на основе ТТ-1 это, например, ТТ-2, «Школьный», АВО-63 и многие другие.

В последующих приборах устранили недостатки прибора ТТ-1, повысили удобство и надежность работы, в более новых приборах данного класса, таких как: ТТ-2, ТТ-3 и ТЛ-4, «Школьный», ТЛ-4М, Ц20, Ц52, Ц57, Ц434, Ц435, Ц4311, Ц4313, Ц4324, Ц4328, Ц4341, Ц43101, Ц4352, Ф4313, АВО-5, АВО-5М1, АВО-63.

Модернизация касалась например материала и формы корпуса, металл, или более легкий карболит. Факта наличия или отсутствие переключателя рода измерения (разработчик повышая надежность работы, жертвует усложнением коммутации при переходе с одного режима измерения на другой режим). Выбор типа переключателя, например, ламельно-контроллерного типа вместо галетного (который в ТТ-1 был слабым местом). В последующих приборах отказались от купроксного выпрямитея в пользу германиевых диодов типа Д2Б. Расширили пределы измерения напряжения до 1000 В, добавляли нижний предел от 0-2 В, 0-0,2 мА с целью повышения точности измерения.

Технические характеристики, возможности измерения первых аналоговых приборов, выпускаемых серийно в 1952 году были скромными, для сравнения приведем параметры тестера ТТ-1:

· Постоянное напряжение, переменное напряжение в следующих диапазонах: от 0,2В (одно деление шкалы) до 0-10; 0-50; 0-200; 0-1000 В.

· Постоянный ток в диапазонах: от 4 мкА (одно деление шкалы) до 0-0.2; 0-1; 0-5; 0-20; 0-100 и 0-500 мА.

· сопротивления: в пределах от 1 Ома до 2 МОм.^[2]

При этом сопротивление прибора при измерении постоянного напряжения 5 кОм/вольт максимального значения выбранного диапазона, для переменного напряжения 3,3 кОм/вольт.

Отсчет производится непосредственно по шкале. Погрешность измерения составляет:

· ±3 % от номинального значения шкал постоянного тока

· ±5 % от максимального значения шкал переменного тока

· ±10 % от величины измеряемого сопротивления.

[править]Основные режимы измерений

· ACV (англ. alternating current voltage — напряжение переменного тока) — измерение переменного напряжения.

· DCV (англ. direct current voltage — напряжение постоянного тока) — измерение постоянного напряжения.

· DCA (англ. direct current amperage — сила тока постоянного тока) — измерение постоянного тока.

· Ω — измерение электрического сопротивления.

[править]Дополнительные функции

В некоторых мультиметрах доступны также функции:

· Прозво́нка — измерение электрического сопротивления со звуковой (иногда и световой) сигнализацией низкого сопротивления цепи (обычно менее 50 Ом).

· Генерация тестового сигнала простейшей формы (гармонической или импульсной) — как своеобразный вариант прозвонки.

· Тест диодов — проверка целостности полупроводниковых диодов и нахождение их «прямого напряжения».

· Тест транзисторов — проверка полупроводниковых транзисторов и, как правило, нахождение их h_21э (например, тестеры ТЛ-4М, Ц-4341).

· Измерение электрической ёмкости (Ц-4341).

· Измерение индуктивности (редко).

· Измерение температуры, с применением внешнего датчика (как правило, термопара К-типа).

· Измерение частоты гармонического сигнала.

· Измерение большого сопротивления (обычно до сотен МОм; требуется дополнительное питание)

· Измерение большой силы тока (с использованием подключаемых/встроенных токовых клещей)

И служебные:

· Автоотключение питания

· Подсветка дисплея

· Фиксирование результатов измерений (отображаемое значение и/или максимальное)

· Автоматическое определение пределов

· Индикация разряда батарейки

· Индикация перегрузки

· Режим относительных измерений

· Запись и хранение результатов измерений

Частотоме́р (неправ. частотометр) — измерительный прибор для определения частоты периодического процесса или частот гармонических составляющих спектра сигнала.