Этот маленький, но очень способный прибор есть у каждого любителя электроники, поэтому, как пользоваться тестером, мы расскажем как раз на основании опыта одного из наших друзей. Но сначала разберемся, что это такое, и какие же параметры мы сможем анализировать, имея данный инструмент. Мультиметр и кабель-тестер – в чем разница?Тестер – довольно всеобъемлющее понятие, в него входит как привычный мультиметр, так и кабельный тестер, который проверяет целостность провода по всей длине и даже может указать место обрыва цепи. Мультиметр, как понятно из его названия, умеет многое. В его основные функции входит определение напряжения, сопротивления и силы тока, что соответствует отдельным приборам вольтметру, омметру и амперметру. Может быть переносным и стационарным, а шкала у него может быть аналоговой либо в виде цифрового дисплея. Кабель-тестер также различается по своему назначению. Существует измеритель состояния оптических кабелей и витой пары (сетевых). Ко второму виду относится также измеритель телефонного и коаксиального кабеля. На выходе мы можем получить следующие параметры: длину провода, схему разводки, степень наводки и затухание, сопротивление и потери. По классам приборы делятся, исходя из их достоверности. Существуют базовые (читай бытовые, для простой проверки), с квалифицированной степенью проверки и сертификационным уровнем.
Кабельный тестер и мультиметр – особенности измеренийПрежде чем использовать тестер напряжения или кабельный, следует знать, чего же нам ждать, когда подключим прибор. Также важно помнить, как правильно им пользоваться. Иначе мы можем не только получить неверные результаты или вовсе их не увидеть, но и учинить пожар или неприятно пахнущее оплавление изоляции проводов. Для мультиметра важно обстоятельство, что он измеряет то, что чувствует лично он, то есть “измеряет себя”. А значит, нужно пропустить все интересующие нас параметры в полной мере через прибор.Как в тех или иных случаях следует его подключать в цепь, нам расскажут законы физики школьного уровня, но об этом мы упомянем ниже. Тестер для кабелей не капризен в плане подключения, так как разъем у него обычно перепутать невозможно. Для работы с ним следует лишь понять, как распознать те или иные сигналы, но об этом лучше читать в каждом конкретном руководстве к прибору, собственно как и про сигналы, которые показывает его дисплей. Перед работой следует всего лишь выяснить, в каком диапазоне скоростей должен работать кабель, а потом замерить, соответствует ли реальное значение ожидаемому.
Как пользоваться тестером для различных измерений?Независимо от того, какой у вас тестер, электрический или аналоговый, следует знать общий подход к измерению самых распространенных параметров. Постоянное и переменное напряжение Чтобы измерить данный параметр, нужно переключить тестер в режим вольтметра, для этого найдите обозначения DCV (V) и ACV (V~), обозначают эти буквы соответственно постоянное и переменное напряжение. Согласно физическим законам, значение напряжения следует снимать при параллельно подключенном приборе, только так на нем будет разность потенциалов, как и в основной цепи. Во всем этом процессе есть несколько особенностей. Например, ваши показания будут не точны, если сопротивление измеряемого участка цепи будет порядка 1 МОм, потому что собственное сопротивление тестера в таком режиме очень велико, и он будет давать заниженный результат. Таким образом, для достоверности результатов нужно соблюдать условие, чтобы ток источника был намного больше, чем отношение U/R, где U – искомое напряжение, а R – собственное сопротивление измерительного прибора. Но и это еще не все, при измерении ACV прибор делает его выпрямление с помощью диодов, но и они имеют свою разность потенциалов, что дает погрешность при измерении переменного напряжения в районе 1-3 Вольт, значение просто будет занижено. Точно также прибор будет привирать в случае измерения падения напряжения большой частоты, причем порог не так и высок, значения станут отличаться от реальных уже в районе пары сотен кГц. Постоянный ток Опять возвращаемся к школьной физике, чтобы через прибор прошло такое же количество зарядов, как и через анализируемую цепь, он должен быть подключен последовательно, то есть вклинен в нее (в разрыв цепи). Режим называется DCA, а для высоких значений есть функции 10А и 20А. Правда, не забудьте заменить штатные провода на усиленные для этих режимов, потому что стандартные не держат такие нагрузки и оплавляются, а то и горят, потому что рассчитаны максимум на 5 Ампер. А вот переменный ток напрямую измерить не получится, можно только извратиться, подключив в цепь резистор с крайне малым сопротивлением. Ток измеряется уже на этом элементе цепи, а потом искомое значение тока находится по формуле U/R, только вот погрешность такого измерения довольно большая, и то метод работает в случае крайностей – либо очень высокий ток, либо очень низкий. Сопротивление Измеряется эта величина на резисторе при отключенной цепи, то есть ток идти не должен. Режим омметра в тестере включается через обозначение буквой “Омега” (подкова). Если вы все же не перекроете ток в цепи, то получите значение, которое даже для расчетов использовать будет нельзя, так как против сопротивления резистора будет играть сопротивление оставшейся части цепи, которое, кстати, неизвестно. А вот дифференциальное сопротивление некоторых элементов (нелинейных) получить с помощью тестера тоже нельзя, только косвенно, причем придется не только считать, а даже строить графики U=f(I), предварительно изменив анализируемую цепь. Прозвон диодов Режим включается соответствующим значком, который изображает диод. Нельзя пользоваться при включенном токе. Берем красный провод и подносим к одному концу, а потом ко второму. Тот, от которого будет показано цифровое значение, и является анодом. Если на экране знак бесконечности, то вы наткнулись на катод. Распиновка транзисторов Тестер работает в режиме прозвона диодов, красный провод крепим к одному из концов резистора, вторым проводом (черным) проверяем контакты (оба). Если дисплей выдаст нам два числа, то это n-p-n транзистор. Цифры будут почти одинаковы, но запомните их, а лучше отметьте, в каком случае значение было меньше. Теперь можно определить базу, эмиттер и коллектор: в качестве первого объекта выступает контакт, за который у нас держится красный провод, второй – тот, для которого цифра была больше, а последний – для которого цифра была меньше. Если прием с красным стационарным проводом не дал нам значений, то красный провод отсоединяем и стационарно крепим черный провод, а красным проверяем контакты в поисках цифр на экране. Так подбираем комбинацию с адекватным поведением. Если с черным проводом повезло, то транзистор является типом p-n-p, а эмиттер и коллектор вычисляют по той же закономерности.Емкость и индуктивность В некоторых моделях тестеров могут быть функции измерения численного значения этих параметров, и обозначаются режимы C (емкость) и L (индуктивность). Подключаются как омметр. Если специальных режимов нет, то наличие (работоспособность) этих характеристик можно установить с помощью режима омметра, но вот численное выражение вы не получите. Как это определить: сопротивление исправной катушки должно стремиться к нулю и выражаться каким-нибудь малым конечным числом, а конденсатор – наоборот, его сопротивление должно быть очень большим, вплоть до бесконечности. Подключая электролитический конденсатор к тестеру, соблюдайте полярность (красный – к плюсу, черный – к минусу), и не вздумайте схватиться за выводы руками. | ||||
Как пользоваться тестером для различных искомых характеристик? + видео
Этот маленький, но очень способный прибор есть у каждого любителя электроники, поэтому, как пользоваться тестером, мы расскажем как раз на основании опыта одного из наших друзей. Но сначала разберемся, что это такое, и какие же параметры мы сможем анализировать, имея данный инструмент.
Мультиметр и кабель-тестер – в чем разница?
Тестер – довольно всеобъемлющее понятие, в него входит как привычный мультиметр, так и кабельный тестер, который проверяет целостность провода по всей длине и даже может указать место обрыва цепи. Мультиметр, как понятно из его названия, умеет многое. В его основные функции входит определение напряжения, сопротивления и силы тока, что соответствует отдельным приборам вольтметру, омметру и амперметру. Может быть переносным и стационарным, а шкала у него может быть аналоговой либо в виде цифрового дисплея.
Кабель-тестер также различается по своему назначению. Существует измеритель состояния оптических кабелей и витой пары (сетевых). Ко второму виду относится также измеритель телефонного и коаксиального кабеля. На выходе мы можем получить следующие параметры: длину провода, схему разводки, степень наводки и затухание, сопротивление и потери. По классам приборы делятся, исходя из их достоверности. Существуют базовые (читай бытовые, для простой проверки), с квалифицированной степенью проверки и сертификационным уровнем.
youtube.com/embed/9ONz-t9gD3Y?enablejsapi=1&autoplay=0&cc_load_policy=0&cc_lang_pref=&iv_load_policy=3&loop=0&modestbranding=1&rel=1&fs=1&playsinline=0&autohide=2&theme=dark&color=red&controls=1&” title=”YouTube player” allow=”accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture” allowfullscreen=”” data-no-lazy=”1″ data-skipgform_ajax_framebjll=””>Они отличаются не только точностью и достоверностью, но и функциями. Например, сертификационный тестер имеет возможность провести диагностику и найти причины в том случае, если ваша проводка тест не прошла, то есть неисправна.
Кабельный тестер и мультиметр – особенности измерений
Прежде чем использовать тестер напряжения или кабельный, следует знать, чего же нам ждать, когда подключим прибор. Также важно помнить, как правильно им пользоваться. Иначе мы можем не только получить неверные результаты или вовсе их не увидеть, но и учинить пожар или неприятно пахнущее оплавление изоляции проводов. Для мультиметра важно обстоятельство, что он измеряет то, что чувствует лично он, то есть “измеряет себя”. А значит, нужно пропустить все интересующие нас параметры в полной мере через прибор.
Как в тех или иных случаях следует его подключать в цепь, нам расскажут законы физики школьного уровня, но об этом мы упомянем ниже. Тестер для кабелей не капризен в плане подключения, так как разъем у него обычно перепутать невозможно. Для работы с ним следует лишь понять, как распознать те или иные сигналы, но об этом лучше читать в каждом конкретном руководстве к прибору, собственно как и про сигналы, которые показывает его дисплей. Перед работой следует всего лишь выяснить, в каком диапазоне скоростей должен работать кабель, а потом замерить, соответствует ли реальное значение ожидаемому.
Если значение не соответствует, то нужна диагностика сертифицирующим тестером, важно провести ее в режиме NEXT (наводка на конце кабеля) и Return Loss (потери при возврате). Тогда можно определить, что не в порядке – сам кабель или его разъемы.
Как пользоваться тестером для различных измерений?
Независимо от того, какой у вас тестер, электрический или аналоговый, следует знать общий подход к измерению самых распространенных параметров.
Постоянное и переменное напряжение
Чтобы измерить данный параметр, нужно переключить тестер в режим вольтметра, для этого найдите обозначения DCV (V) и ACV (V~), обозначают эти буквы соответственно постоянное и переменное напряжение. Согласно физическим законам, значение напряжения следует снимать при параллельно подключенном приборе, только так на нем будет разность потенциалов, как и в основной цепи.
Во всем этом процессе есть несколько особенностей. Например, ваши показания будут не точны, если сопротивление измеряемого участка цепи будет порядка 1 МОм, потому что собственное сопротивление тестера в таком режиме очень велико, и он будет давать заниженный результат. Таким образом, для достоверности результатов нужно соблюдать условие, чтобы ток источника был намного больше, чем отношение U/R, где U – искомое напряжение, а R – собственное сопротивление измерительного прибора.
Но и это еще не все, при измерении ACV прибор делает его выпрямление с помощью диодов, но и они имеют свою разность потенциалов, что дает погрешность при измерении переменного напряжения в районе 1-3 Вольт, значение просто будет занижено. Точно также прибор будет привирать в случае измерения падения напряжения большой частоты, причем порог не так и высок, значения станут отличаться от реальных уже в районе пары сотен кГц.
Постоянный ток
Опять возвращаемся к школьной физике, чтобы через прибор прошло такое же количество зарядов, как и через анализируемую цепь, он должен быть подключен последовательно, то есть вклинен в нее (в разрыв цепи). Режим называется DCA, а для высоких значений есть функции 10А и 20А. Правда, не забудьте заменить штатные провода на усиленные для этих режимов, потому что стандартные не держат такие нагрузки и оплавляются, а то и горят, потому что рассчитаны максимум на 5 Ампер.
А вот переменный ток напрямую измерить не получится, можно только извратиться, подключив в цепь резистор с крайне малым сопротивлением. Ток измеряется уже на этом элементе цепи, а потом искомое значение тока находится по формуле U/R, только вот погрешность такого измерения довольно большая, и то метод работает в случае крайностей – либо очень высокий ток, либо очень низкий.
Сопротивление
Измеряется эта величина на резисторе при отключенной цепи, то есть ток идти не должен. Режим омметра в тестере включается через обозначение буквой “Омега” (подкова). Если вы все же не перекроете ток в цепи, то получите значение, которое даже для расчетов использовать будет нельзя, так как против сопротивления резистора будет играть сопротивление оставшейся части цепи, которое, кстати, неизвестно. А вот дифференциальное сопротивление некоторых элементов (нелинейных) получить с помощью тестера тоже нельзя, только косвенно, причем придется не только считать, а даже строить графики U=f(I), предварительно изменив анализируемую цепь.
Прозвон диодов
Режим включается соответствующим значком, который изображает диод. Нельзя пользоваться при включенном токе. Берем красный провод и подносим к одному концу, а потом ко второму. Тот, от которого будет показано цифровое значение, и является анодом. Если на экране знак бесконечности, то вы наткнулись на катод.
Распиновка транзисторов
Тестер работает в режиме прозвона диодов, красный провод крепим к одному из концов резистора, вторым проводом (черным) проверяем контакты (оба). Если дисплей выдаст нам два числа, то это n-p-n транзистор. Цифры будут почти одинаковы, но запомните их, а лучше отметьте, в каком случае значение было меньше. Теперь можно определить базу, эмиттер и коллектор: в качестве первого объекта выступает контакт, за который у нас держится красный провод, второй – тот, для которого цифра была больше, а последний – для которого цифра была меньше.
Если прием с красным стационарным проводом не дал нам значений, то красный провод отсоединяем и стационарно крепим черный провод, а красным проверяем контакты в поисках цифр на экране. Так подбираем комбинацию с адекватным поведением. Если с черным проводом повезло, то транзистор является типом p-n-p, а эмиттер и коллектор вычисляют по той же закономерности.
Емкость и индуктивность
В некоторых моделях тестеров могут быть функции измерения численного значения этих параметров, и обозначаются режимы C (емкость) и L (индуктивность). Подключаются как омметр. Если специальных режимов нет, то наличие (работоспособность) этих характеристик можно установить с помощью режима омметра, но вот численное выражение вы не получите. Как это определить: сопротивление исправной катушки должно стремиться к нулю и выражаться каким-нибудь малым конечным числом, а конденсатор – наоборот, его сопротивление должно быть очень большим, вплоть до бесконечности. Подключая электролитический конденсатор к тестеру, соблюдайте полярность (красный – к плюсу, черный – к минусу), и не вздумайте схватиться за выводы руками.
- Автор: Менеджер Андрей
- Распечатать
Оцените статью:
(0 голосов, среднее: 0 из 5)
Поделитесь с друзьями!
E-Handbook to Understanding Electrical Test and Measurement
Введение
Добро пожаловать в Руководство Keithley по Understanding Electrical Test and Measurement . На протяжении более 60 лет контрольно-измерительные приборы Keithley обеспечивают измерения, начиная от самых простых и заканчивая очень сложными. Во всех этих приложениях есть один общий элемент — необходимо проводить наилучшие измерения. Эта библиотека была составлена, чтобы помочь вам проанализировать ваши приложения и различные типы настольных приборов, которые могут удовлетворить ваши потребности в тестировании и измерении.
Возвращение к основам электрических измерений
Точные измерения занимают центральное место практически в каждой научной и инженерной дисциплине, но слишком часто науке об измерениях уделяется мало внимания в учебной программе бакалавриата. Даже тех, кто получил основательные знания в области основ измерений в студенческие годы, можно простить, если они забыли некоторые детали. Этот технический документ предназначен для того, чтобы освежить угасающие воспоминания или помочь тем, кто хочет узнать больше о проведении качественных измерений, ускорить процесс.
Но что именно означает «измерение хорошего качества»? Хотя это может означать множество вещей, одна из самых важных — это возможность создать тестовую установку, подходящую для намеченной цели. Начнем с типичного тестового сценария, включающего измерение некоторых характеристик устройства или материала. Это может варьироваться от очень простой настройки, такой как использование настольного цифрового мультиметра (DMM) для измерения значений сопротивления, до более сложных систем, включающих крепления, специальные кабели и т. д. При определении требуемой производительности системы, т. е. требуемая точность измерения, допуски, скорость и т. д., необходимо учитывать не только характеристики измерительного прибора, но и ограничения, накладываемые кабелями, разъемами, испытательной оснасткой и даже окружающей средой, в которой будут проводиться испытания. из
При рассмотрении конкретного измерительного прибора для применения в спецификации или техническом паспорте следует в первую очередь искать информацию о его характеристиках и о том, как это ограничит результаты. Однако спецификации не всегда легко интерпретировать, поскольку в них обычно используется специализированная терминология
Кроме того, не всегда можно определить, будет ли часть испытательного оборудования соответствовать требованиям приложения, просто взглянув на его характеристики. Например, характеристики испытуемого материала или устройства могут существенно повлиять на качество измерения. Кабели, коммутационное оборудование и испытательное приспособление, если это необходимо, также могут повлиять на результаты испытаний.
Четырехэтапный процесс измерения
Процесс проектирования и определения характеристик любой испытательной установки можно разбить на четыре этапа. Следование этому процессу значительно повысит шансы построить систему, отвечающую требованиям и исключающую неприятные и дорогостоящие сюрпризы.
Шаг 1 | Определение требуемой производительности измерения системы
Первым шагом перед определением оборудования является определение требуемой производительности измерения системы. Это необходимая предпосылка для проектирования, создания, проверки и, в конечном счете, использования тестовой системы, которая будет соответствовать требованиям приложения. Определение требуемого уровня производительности включает в себя понимание специальной терминологии, такой как разрешение, точность, повторяемость, время нарастания, чувствительность и многих других.
Разрешение — это наименьшая часть сигнала, которую реально можно наблюдать. Он определяется аналого-цифровым (A/D) преобразователем в измерительном устройстве. Существует несколько способов характеризовать разрешение — биты, цифры, отсчеты и т. д. Чем больше битов или цифр, тем выше разрешение устройства. Разрешение большинства настольных приборов указывается в цифрах, например, цифровой мультиметр с 6½-значным разрядом. Имейте в виду, что терминология ½ цифр означает, что самая значащая цифра имеет менее полного диапазона от 0 до 9.. Как правило, ½ разряда означает, что старшая значащая цифра может иметь значения 0, 1 или 2. Напротив, платы сбора данных часто определяются количеством битов, которые имеют их аналого-цифровые преобразователи.
- 12-битный АЦП – 4096 отсчетов – прибл. 3½ цифры
- 16-битный АЦП — 65 536 отсчетов — прибл. 4½ цифры
- 18-битный АЦП — 262 144 отсчета — прибл. 5½ цифр
- 22-битный АЦП — 4 194 304 отсчета — прибл. 6½ цифр
- 25-битный АЦП — 33 554 304 отсчета — прибл. 7½ цифр
- 28 бит A/D — 268 435 456 отсчетов — прибл. 8½ цифр
Хотя термины чувствительность и точность часто считаются синонимами, они не означают одно и то же. Чувствительность относится к наименьшему изменению в измерении, которое может быть обнаружено, и указывается в единицах измеренного значения, таких как вольты, омы, амперы, градусы и т. д. Чувствительность прибора равна его самому низкому диапазону, деленному на разрешение. . Таким образом, чувствительность 16-битного аналого-цифрового преобразователя на основе шкалы 2 В составляет 2, деленное на 65536, или 30 микровольт. Различные инструменты оптимизированы для проведения высокочувствительных измерений, включая нановольтметры, пикоамперметры, электрометры и цифровые мультиметры с высоким разрешением. Вот несколько примеров расчета чувствительности аналого-цифровых преобразователей с различными уровнями разрешения:
- 3½ цифры (2000) в диапазоне 2 В = 1 мВ
- 4½ цифры (20000) в диапазоне 2 Ом = 100 мкОм
- 16-битный (65536) АЦП в диапазоне 2 В = 30 мкВ
- 8½ цифр в диапазоне 200 мВ = 1 нВ
Теперь, когда мы лучше понимаем чувствительность, что мы имеем в виду, когда описываем точность прибора? На самом деле необходимо учитывать два типа точности, а именно абсолютную точность и относительную точность. Абсолютная точность указывает на близость соответствия между результатом измерения и его истинным значением, которое можно проследить до принятого национального или международного стандартного значения. Устройства обычно калибруются путем сравнения их с известным стандартным значением. В большинстве стран есть свои собственные институты стандартов, в которых хранятся национальные стандарты. Дрейф прибора относится к его способности сохранять свою калибровку с течением времени. Относительная точность относится к степени, в которой измерение точно отражает взаимосвязь между неизвестным и локально установленным эталонным значением.
Значение этих терминов демонстрируется задачей обеспечения абсолютной точности измерения температуры от 100,00°C до ±0,01° по сравнению с измерением изменения температуры на 0,01°C. Измерить изменение намного проще, чем обеспечить абсолютную точность этого допуска, и часто это все, что требуется приложению. Например, при тестировании продукта часто важно точно измерить нагрев (например, в блоке питания), но на самом деле не имеет значения, если температура окружающей среды точно равна 25,00 °C.
Повторяемость — это способность измерять одни и те же входные данные до одного и того же значения снова и снова. В идеале повторяемость измерений должна быть лучше, чем точность. Если воспроизводимость высока, а источники ошибок известны и определены количественно, то высокое разрешение и повторяемость измерений часто приемлемы для многих приложений. Такие измерения могут иметь высокую относительную точность при низкой абсолютной точности
Шаг 2 | Проектирование измерительной системы
Следующий шаг начинается с фактического процесса проектирования измерительной системы, включая выбор оборудования, приспособлений и т. д. Как упоминалось ранее, интерпретация технического описания для определения того, какие характеристики относятся к системе, может быть сложной задачей. , поэтому давайте рассмотрим некоторые из наиболее важных характеристик:
Рисунок 1. Рисунок 2.Точность . Keithley обычно выражает свои характеристики точности в двух частях, а именно в виде доли измеряемого значения и доли шкалы, на которой выполняется измерение, например: ± (ошибка усиления + ошибка смещения). Это может быть выражено как ± (% показания + % диапазона) или ± (частей на миллион показания + частей на миллион диапазона). Диапазон На рисунке 1 представлен FS или «полная шкала». Например, спецификация 6½-разрядного мультиметра Keithley Model 2000 при измерении напряжения в диапазоне 1 В указывает точность 30 частей на миллион показания + 7 частей на миллион диапазона. Зеленая рамка представляет ошибку смещения, которая выражается либо в процентах от диапазона, либо в частях на миллион от диапазона. На рис. 2 показана ошибка усиления, которая выражается либо в % от показания, либо в частях на миллион от показания. При выполнении чтения мы можем ожидать, что ошибка будет где-то в фиолетовой и зеленой областях графика. Спецификации точности для высококачественных измерительных устройств могут быть даны для 24 часов, 90 дней, одного года, двух лет или даже пяти лет с момента последней калибровки. Базовые характеристики точности часто предполагают использование в течение 90 дней после калибровки.
Температурный коэффициент . Характеристики точности обычно гарантируются в определенном диапазоне температур; например, гарантированный диапазон цифрового мультиметра модели 2000 составляет 23ºC, ±5ºC. При проведении измерений в среде, где температура выходит за пределы этого диапазона, необходимо добавить погрешность, связанную с температурой. Это становится особенно трудным, если температура окружающей среды значительно варьируется.
Ошибка прибора . Некоторые ошибки измерения являются результатом самого прибора. Как мы уже обсуждали, спецификации погрешности прибора или точности всегда требуют двух компонентов: доли измеренного значения, иногда называемой ошибкой усиления, и значения смещения, определяемого как часть полного диапазона. Давайте посмотрим на различные спецификации приборов для измерения одного и того же значения. В этом примере мы пытаемся измерить 0,5 В в диапазоне 2 В, используя цифровой мультиметр более низкого качества. Используя спецификации, мы видим, что погрешность или точность будет составлять ± 350 мкВ. В сокращенных спецификациях часто указывается только погрешность усиления. Однако ошибка смещения может быть наиболее важным фактором при измерении значений в нижней части диапазона.
Точность | = ±(% показания + % диапазона) = ±(ошибка усиления + ошибка смещения) |
Например, диапазон цифрового мультиметра 2 В: | |
Точность | = ±(0,03 % от показаний + 0,01 % диапазона) |
Для входа 0,5 В: | |
Неопределенность | = ±(0,03% × 0,5 В + 0,01% × 2,0 В) = ±(0,00015 В + 0,00020 В) = ±350 мкВ |
Чтение | = от 0,49965 до 0,50035 |
В следующем примере у нас тот же сценарий, т. е. мы пытаемся измерить 0,5 В, используя диапазон 2 В, но теперь мы используем цифровой мультиметр лучшего качества. Пример имеет лучшие характеристики в диапазоне 2 В, а погрешность теперь составляет всего ±35 мкВ
Цифровой мультиметр, 6½ разрядов, диапазон 2 В (2,000000) | |
Точность | = ±(0,003 % показаний + 0,001 % диапазона) = ±(30 ppm показаний + 10 ppm диапазона) = ±(0,003 % показаний + 20 отсчетов) |
Неопределенность при 0,5 В | = ±(0,000015 + 0,000020) = ±0,000035 В = ±35 мкВ |
Теперь, если мы посмотрим на выполнение того же измерения с использованием платы сбора данных, обратите внимание, что 1 ошибка смещения младшего разряда равна диапазону/4096 = 0,024% диапазона. В диапазоне 2 В ошибка смещения 1 LSB составляет 0,488 мВ. Обратите внимание, что точность измерений с этой картой сбора данных намного ниже, чем при использовании более качественного настольного цифрового мультиметра.
Плата аналоговых входов, 12 бит, диапазон 2 В | |
Точность | = ±(0,01% показания + 1 младший бит) = ±(100 ppm + 1 бит) |
Погрешность при 0,5 В | = ±(0,000050 + (2,0/4096)) = ±(0,000050 + 0,000488) = ±0,000538 = ±538 мкВ |
Чувствительность. Чувствительность , наименьшее наблюдаемое изменение, которое может обнаружить прибор, может быть ограничена либо шумом, либо цифровым разрешением прибора. Уровень инструментального шума часто указывается как размах или среднеквадратичное значение, иногда в пределах определенной полосы пропускания. Важно, чтобы значения чувствительности из спецификации соответствовали вашим требованиям, но также учитывайте значения шума, так как они особенно повлияют на измерения низкого уровня.
Время . Что означает время в тестовой настройке? Очевидно, что автоматизированная измерительная установка, управляемая ПК, позволяет проводить измерения гораздо быстрее, чем ручное тестирование. Это особенно полезно в производственной среде или там, где требуется много измерений. Тем не менее, очень важно, чтобы измерения проводились, когда оборудование “установилось”, потому что всегда существует компромисс между скоростью, с которой выполняются измерения, и их качеством. Время нарастания аналогового прибора (или аналогового выхода) обычно определяется как время, необходимое для увеличения выхода с 10 % до 90% от конечного значения, когда входной сигнал мгновенно возрастает от нуля до некоторого фиксированного значения. Время нарастания влияет на точность измерения, если оно того же порядка, что и период измерения. Если время, отведенное перед снятием показаний, равно времени нарастания, возникнет ошибка примерно в 10 %, поскольку сигнал достигнет только 90 % своего конечного значения. Чтобы уменьшить ошибку, необходимо дать больше времени. Чтобы уменьшить ошибку до 1%, необходимо допустить около двух периодов нарастания, в то время как для уменьшения ошибки до 0,1% потребуется примерно три периода нарастания (или почти семь постоянных времени).
Шаг 3 | Построение и проверка системы тестирования
На этом этапе рассматривается создание системы тестирования и проверка ее производительности, включая ряд методов, которые можно использовать для повышения качества измерений.
После того, как сборщик системы выбрал подходящее оборудование, кабели и приспособления и установил, что технические характеристики оборудования соответствуют требованиям, наступает время его сборки и проверки его производительности шаг за шагом. Важно убедиться, что каждая единица испытательного оборудования была откалибрована в течение установленного периода калибровки, который обычно составляет один год. Если прибор будет использоваться для измерения напряжения, короткое замыкание на входах измерителя обеспечит индикацию любых ошибок смещения. Это можно непосредственно сравнить со спецификациями из технического паспорта. Если прибор будет использоваться для измерения тока, то проверка уровня тока с разомкнутой цепью амперметра даст указание тока смещения. Опять же, это можно напрямую сравнить со спецификациями из технического паспорта. Затем включите системные кабели и повторите тесты, затем тестовое приспособление, затем тестируемое устройство (DUT), повторяя тесты после каждого добавления. Если производительность системы не соответствует требованиям приложения, такой подход «по одному шагу за раз» должен помочь определить причину проблемы.
Затем проверьте системное время, чтобы убедиться, что задержки достаточны для обеспечения времени установления, и переоцените его, чтобы убедиться, что оно удовлетворяет целям скорости приложения. Недостаточное время задержки между измерениями часто может создавать проблемы с точностью и повторяемостью. На самом деле, это один из самых распространенных источников ошибок в тестовых системах, и это особенно очевидно, когда запуск теста на скорости дает другой результат, чем при выполнении теста пошагово или вручную.
Хотя индуктивность может влиять на время установления, емкость в системе является более распространенной проблемой. В ручной системе задержка от 0,25 до 0,5 секунды будет казаться мгновенной. Но в автоматизированной тестовой системе шаги обычно выполняются за миллисекунду или меньше, и даже в самых простых системах может потребоваться задержка от пяти до десяти миллисекунд после изменения стимула для получения точных результатов.
Большие системы с большим количеством кабелей (и, следовательно, с большой емкостью кабелей и/или системами, в которых измеряется высокое полное сопротивление (τ = RC) могут потребовать еще более длительных задержек или специальных методов, таких как защита. Коаксиальный кабель обычно имеет емкость в диапазоне 30 пФ на фут. Обычное решение состоит в том, чтобы обеспечить достаточную задержку в процессе измерения, чтобы позволить установиться. Обычно требуются задержки в несколько миллисекунд, но в некоторых приложениях могут потребоваться еще более длительные задержки. Чтобы удовлетворить эту потребность, большинство приборов Keithley включают программируемый триггер задержка
Защита — это один из методов решения проблем с емкостью, уменьшения ошибок утечки и уменьшения времени отклика. Защита состоит из проводника, управляемого источником с низким импедансом, окружающего вывод сигнала с высоким импедансом. Защитное напряжение поддерживается равным или близким к потенциалу сигнального напряжения.
Ведущие источники погрешности измерения
Хотя все системы уникальны, наиболее распространенными являются следующие источники ошибок:
Сопротивление выводов . При измерении сопротивления, особенно при более низких сопротивлениях, важно учитывать сопротивление измерительных проводов. В примере, показанном на рис. 3а, , для определения сопротивления используется двухпроводной метод измерения сопротивления. Источник тока в измерителе выдает известный и стабильный ток, а падение напряжения измеряется в измерителе. Этот метод хорошо работает, если измеряемое сопротивление значительно превышает сопротивление провода. Однако что, если измеряемое сопротивление намного ближе к сопротивлению провода или даже меньше? Использование четырехпроводных измерений (рис. 3b) устранит эту проблему. Падение напряжения теперь измеряется на резисторе, а не на резисторе и выводах. Входное сопротивление вольтметра имеет тенденцию быть очень высоким по сравнению с измеряемым сопротивлением; поэтому сопротивлениями выводов на пути вольтметра можно пренебречь. Однако если измеряемое сопротивление очень велико и приближается к сопротивлению вольтметра, то может потребоваться электрометр или специальный измеритель с чрезвычайно высоким входным сопротивлением.
Рисунок 3a. Рисунок 3b.Термоэлектрические ЭДС в соединениях . В любой измерительной системе любые соединения из разнородных металлов будут создавать термопару. Термопара — это, по сути, устройство из двух разнородных металлов, которое генерирует напряжение, изменяющееся в зависимости от температуры. Эти качества можно с пользой использовать при использовании термопар для контроля температуры, но в стандартной испытательной системе они приводят к появлению нежелательных напряжений. По мере изменения температуры меняется и величина нежелательных напряжений. В таблице 1 перечислены некоторые примеры типов напряжения, которые могут быть сгенерированы. Даже при соединении меди с медью обычно достаточно различий в составе двух кусков металла, чтобы возникало напряжение. Если величина этих ошибок значительна по сравнению с измеряемым значением, метод компенсации сопротивления со смещением может помочь устранить этот эффект.
Рисунок 4.Этот метод компенсации сопротивления со смещением встроен во многие приборы Keithley. Когда эта функция включена, цикл измерения теперь состоит из двух частей (Рисунок 4) : первая часть измеряет напряжение при включенном стимулирующем токе, вторая часть измеряет его при выключенном стимулирующем токе. Вычитание последнего из первого приведет к вычитанию ошибок из-за термоэлектрических ЭДС. Следовательно, этот метод эффективно устраняет проблемы с точностью из-за температурного дрейфа.
Рисунок 5.Внешнее вмешательство . Внешние помехи вносят в измерения сигналов как погрешности переменного, так и постоянного тока. Наиболее распространенной формой «наводки» внешнего шума является линейная наводка с частотой 50 Гц или 60 Гц, в зависимости от того, где в мире проводятся измерения. Улавливание шума в милливольтах не редкость, особенно когда измерения проводятся вблизи флуоресцентных ламп. Компоненты сигнала шума, наложенные на измеряемый сигнал постоянного тока, могут привести к очень неточным и флуктуирующим измерениям. Как показано на Рисунок 5 , измеренное значение будет очень сильно зависеть от того, где выполняется измерение по отношению к синусоиде. Многие современные приборы позволяют пользователям устанавливать период интегрирования в зависимости от количества циклов линии электропередачи. Другими словами, установка 1 NPLC приведет к интегрированию измерения в течение 20 миллисекунд (при 50 Гц) и 16,67 миллисекунд (при 60 Гц), что устранит любой шум, создаваемый сетью. Улучшения производительности, которые делает возможным эта функция, часто бывают значительными.
Рисунок 6.Шаг 4 | Регулярная калибровка
Теоретические пределы измерений . Законы физики обеспечивают фундаментальный предел того, насколько низко может быть разрешен сигнал, потому что каждая система будет генерировать некоторый уровень шума напряжения и тока. Рисунок 6 определяет уровни напряжения, которые невозможно измерить, а также уровни, приближающиеся к теоретическим пределам измерения напряжения.
Шаг 4
После создания и проверки системы тестирования она готова к выполнению измерений, в которых пользователи могут быть уверены. Однако важно регулярно перепроверять производительность любой тестовой установки. Из-за дрейфа компонентов точность прибора со временем будет меняться, поэтому убедитесь, что прибор регулярно калибруется.
Варианты приборов
Рекомендации по проектированию для максимизации пропускной способности и точности приборов переключения/измерения
Цифровой мультиметр и коммутация на основе реле являются ключевыми строительными блоками для многих тестовых приложений и основными элементами многих систем ATE. Здесь мы рассматриваем компромисс между скоростью и точностью, связанный с выполнением многоканальных измерений с помощью цифрового мультиметра (DMM) и релейной коммутацией, в дополнение к практическим соображениям, связанным с выбором правильного типа цифрового мультиметра и коммутационного оборудования, а также передовыми методами для оптимизировать пропускную способность.
Кабели
Потребности лаборатории в большей гибкости измерений требуют кабельных систем, способных работать с несколькими типами измерений
Быстрое и простое подключение датчиков и предотвращение ошибок измерения, отнимающих много времени
Нужно больше гибкости измерений? Возможно, вам нужны более гибкие кабели
Сбор данных через Ethernet
Сбор данных приборного класса через Ethernet
Драйверы IVI
Использование программного обеспечения MATLAB® с Keithley Instruments через драйверы IVI Инструменты
LXI
Сочетание преимуществ LXI и сценариев
Изучение LXI.
Внедрение импульсов в тесты надежности передовых КМОП-технологий
Импульсное тестирование наноразмерных устройств
Импульсная характеристика поведения захвата заряда в диэлектриках под затвором с высоким значением ø
Генераторы импульсов отвечают новым задачам тестирования
Сверхбыстрые приложения ВАХ для сверхбыстрого модуля ВАХ модели 4225-PMU
SCPI
Преобразование приложения Series 2400 SourceMeter® SCPI в приложение Series 2600 System SourceMeter 9Meter 07 040Script 07 0400 System Source Преобразование приложения SCPI Series 2700 в приложение системного сценария коммутатора/мультиметра Series 3700
SRQ
Использование SRQ для управления прибором по шине GPIB
Коммутация
Коммутация тока требует особого внимания для обеспечения точности испытательной системы
Конструктивные соображения для максимизации пропускной способности и точности переключающих/измерительных приборов Благодаря использованию TSP
Оптимизация скорости переключения/считывания с помощью цифровых мультиметров Keithley серии 2000 и систем переключения 7001/7002
Переключение при многоточечном тестировании
Секвенсор тестов
Встроенный секвенсор ускоряет тестирование
Новые инструменты секвенирования тестов Снижение стоимости тестирования для производителей устройств
Сокращение времени тестирования на миллисекунды
Оптимизация импульсных измерений с помощью системного переключателя/мультиметра серии 3700 и системных приборов SourceMeter серии 2600 за счет использования встроенных процессоров сценариев и встроенного программного обеспечения TSP
входит в число наиболее значимых тенденций проектирования контрольно-измерительных приборов за последнее десятилетие
Области применения
Производственные испытания светодиодов видимого диапазона высокой интенсивности с использованием системных приборов SourceMeter серии 2600
Благодаря длительному сроку службы и высокой надежности светодиоды видимого света (СИД) находят все больше и больше применений. Существует постоянно растущая потребность в экономичных методах тестирования для обеспечения надежности светодиодов. В этом примечании по применению показаны методы и проблемы, связанные с созданием системных решений для производственных испытаний, которые проверяют производительность одиночных и множественных (массивов) светодиодных устройств.
Ускоренное стресс-тестирование : Тестирование HALT/HASS
Методы тестирования импульсных источников питания
Основы тестирования HALT/HASS
Повышение производительности тестирования AST/Burn-in с помощью приборов на базе Ethernet
7
7 Аудиоанализ
Достижение качественных аудиотестов для мобильных телефонов
Основы характеристик системы тестирования качества беспроводного аудио
Автомобильные электрические системы
Переход на 42-вольтовые автомобильные системы создает проблемы и открывает новые возможности Измерения с помощью системы определения характеристик полупроводников модели 4200-SCS
Измерения по улавливанию заряда
Квалификация материалов затвора с высоким К с помощью приборов для измерения улавливания заряда
КМОП-устройства
I,sub>DDQ-тестирование и тестирование тока в режиме ожидания с помощью системных приборов SourceMeter серии 2600
Измерение VTH «на лету» для определения характеристик температурной нестабильности смещения