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50000字手持数字万用表研究与设计.pdf72页
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西安科技大学
硕士学位论文
50000字手持数字万用表的研究与设计
姓名：李健
申请学位级别：硕士
专业：控制理论与控制工程
指导教师：杨世兴
论文题目：50000字手持数字万用表的研究与设计
业：控制理论与控制工程
硕士生：李健
指导教JJili．杨世兴
社会的发展、科技的进步，离不开电子产业的推动。电子技术的提高代表了一个
国家整体的实力，各领域的高、精、尖技术的发展都需要更加精密，更加多样的电子
测量仪器与之配合支持。因此，先进的测量仪器成为电子产品开发的必备条件，也是
电子行业发展的重中之重。所以，对高精度便携式数字万用表的研究有着非常重要的
各测量功能与测量算法的原理，并列出了公式，就测量过程产生的误差进行了分析，
最终给出其主要产生的根源，提出校正策略。设计了以MSP430F2416为核心处理器，
MSP430微处理器、模拟量输入模块、基于工12C总线的外围扩展模块、通讯模块、显
示模块七大部分组成。最后详细地介绍了系统的软件设计，以模块化设计思想提供了
该数字万用表的软件设计过程，实现了包括系统程序模块、AD数据采集与处理模块、
CPLD数据采集与处理模块、按键、刀盘及液晶显示模块等。
通过对研制的万用表进行测试，列出了实验数据，验证了上述研究和设计的可行
性与可靠性。目前系统实现的功能及运行情况表明，该数字万用表精度可以达
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韩晓建先生
主营行业：示波器;函数任意波形
所 在 地：市拱墅区登云路639
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杭州华智电子有限公司
杭州华智电子有限公司是一家专业的示波器、函数任意波形发生器、数字万用表、数字电源、频率和时间间隔计数器、功率计、功率传感器、微波测试附件、频谱分析仪、网络分析仪民营有限责任公司，杭州华智电子有限公司致力于打造中国最大、最专业的示波器、函数任意波形发生器、数字万用表、数字电源、频率和时间间隔计数器、功率计、功率传感器、微波测试附件、频谱分析仪、网络分析仪企业。公司总部位于杭州市登云路639号5楼527室，拥有庞大的服务网点，杭州华智电子有限公司高覆盖、高效率的服务获得多家公司和机构的认可。杭州华智电子有限公司将以最专业的精神为您提供安全、经济、专业的服务。...
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福禄克Fluke 233远程显示数字万用表
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联系人：杜全军先生
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中国 广东 深圳市宝安区 福永街道新田大道新田花园3栋12A
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联系人:杜全军
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类型：数字万用表
品牌：Fluke/福禄克
型号：Fluke 233
测量电压范围：交流电压
测量电流范围：直流电流
测量电阻范围：0.1 &O 至 40 M&O（&O）
重量：604 克（kg）
装箱数：5.3 x 5.3 x 19.3 厘米（2.08 x 2.08 x 7.6 英寸）
加工定制：否
福禄克Fluke 233远程显示数字万用表
Fluke 233远程显示万用表美国福禄克Fluke233远程显式数字万用表产品概述新型Fluke 233真有效值远程显示数字万用表让您可以极其灵活地处理那些不同寻常的测量情形。只需把可拆卸的显示屏放在您可以查看的地方，然后把多用表放在任何一个方便的地方&无需为了伸入狭窄的场所而不断地挪动梯子和多用表。现在，您可以在难以接近的地方进行测量。在这些地方，机器或控制面板与限位或隔离开关不在同一地点，或者处于禁止用户进入的区域，例如无尘室或危险区域。美国福禄克Fluke233远程显式数字万用表产品特性◆真有效值交流电压和电流，确保精确测量各种非线性信号◆可以测量高达1000 V的交流电和直流电◆可以测量高达10A的电流（20 A，持续30秒）◆10,000 &F电容量程◆频率可达50 kHz◆内置测温表，无需携带单独的仪器即可获取温度读数◆电阻、连续性和二极管测试◆低耗能无线技术允许把显示屏放在离测量点10米（33英尺）远的地方，提高了测量灵活性。无干扰的测量◆可拆卸的磁性显示屏可以方便地安放在容易查看的位置◆无需拿着多用表进行测量，可以改善对探头的关注度并提高了电气测量的安全性◆连接显示屏后可以用作传统的多用表◆当显示屏连接到多用表时，无线电发射器自动关闭◆自动关机功能最大化电池寿命◆最小值/最大值和平均值记录允许自动捕获异常情况◆测试连续性和二极管◆大型数字和背光方便读取数值◆电池寿命约为400小时美国福禄克Fluke233远程显式数字万用表技术指标DC电压量程0.1 mV至1000 V准确度0.25 % + 2&AC电压量程0.1 mV至1000 V准确度1.0 % + 3&DC电流量程1 mA至10 A准确度1.0 % + 3&AC电流量程1 mA至10 A准确度1.5 % + 3&电阻量程0.1 &O至40 M&O&点数&6000&电容&1 nF至9999 &F&频率&5 Hz & 50 kHz (Vac), 45Hz & 50kHz (Aac)&温度&-40 &C对+400 &C&电源&AA电池：主机3节；显示屏2节&电池寿命&400小时&无线频率&2.4 GHz ISM波段，10米范围内&安全等级&CAT IV 600 V，CAT III 1000 V&常规技术指标基本功能AC真有效值是量程调整自动/手动&显示背光：是数据存储最小值/最大值/平均值：是其它功能电池类型AA碱性电池可拆卸的显示屏是&保修和防护安全等级：CAT IV 600 V / CAT III 1000 V外部防护：橡胶护套落体测试：10英尺落体测试防尘/防水：是，符合IP 67规格保修：有限寿命尺寸（高x宽x长），含护套：6.35 x 10.0 x 19.81厘米重量（含护套）：698.5克（1.54磅）&
深圳市乐买宜电子有限公司是专业从事工业量测产品以及MRO（用于工厂维护、维修以及正常运转的仪器，工具,耗材等）的销售和服务的优质供应商。
&&我们用开放的胸怀，分享的精神，诚信的经营，全球化的眼光，勇于承担责任，创造真正公平的工业量测产品购买环境，为消费者降低购买成本，成就工业量测产品电子商务品牌——乐买宜，为员工，客户，社会创造价值！
经营理念：以人为本&客户至上&诚信当先&以和为贵
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直流稳压电源|变频调速器|变频电源|交直流电子负载|隔离变压器|调压器
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基础电工仪表类
其他表头|电压表|钳形表|电流表|万用表类
温湿度类
记录仪|温湿度计|红外线测温仪|温湿度记录仪|数据采集器|数字温度计
无损环保类
油漆涂层类仪表|振动噪音类|环保类仪表|磁场类|硬度类|速度类仪表
音视频类
音频分析仪|示波器|电声类仪器|函数信号发生器|其他音频仪器
元测类
微欧姆计|电容测试仪|晶体管图示仪|半导体测试仪|LCR电桥
理化分析类
前处理仪器|电导率仪|ROHS分析仪|PH计
试验设备类
除湿机|跌落试验设备|干燥箱（烘箱）|马弗炉|金相试验设备|防潮箱|振动试验设备|恒温恒湿箱|恒温水槽|万能材料试验机
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诚然，虽然我们竭力不断完善公司体系与管理方式，优化公司服务质量，但因种种原因仍有许多不尽人意之处，恳请各位同行及仁人志士提出自己宝贵的意见和建议。届时，我们定洗耳恭听、虚心接受并及时纠正。谢谢！
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中国 广东 深圳市宝安区 福永街道新田大道新田花园3栋12A
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深圳市乐买宜电子有限公司
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技术支持：高性能数字万用表在便携式设备测量中的应用技巧
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高性能数字万用表在便携式设备测量中的应用技巧
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高性能数字万用表在便携式设备测量中的应用技巧
作者：&&&&文章来源：本站原创&&&&点击数：&&&&更新时间：&&&&
便携式设备测量的广泛应用&&&&&&&高性能通用型数字 万用表(以61/2位为例)，对许多应用来说，它们有极高的性价比。无论是航空航天、通信、汽车、工业部门或消费电子领域中，均存在便携式设备的使用。在这些领域中的便携式设备，均离不开应用高性能数字万用表对其各中重要参数的测量。同时也包括需要进行DC和AC的测量。在迸行测量中发现使用高性能数字万用表会非常容易，性能也很高。而本文将其高性能数字万用表在便携式设备部份参数测量应用技巧作分析介绍。无需PC的简单数据记录 &&&&&&&&因怀疑空调机产生快速和宽范围的温度改变，故需测量计算机服务器机房的温度变化，但却在在午餐时间内。如何能立即开始测量，又不耽误预定的午餐时间呢？应拿起高性能数字万用表、探头和电源线，把它们带到计算机机房，定好传感器探头位置，选择温度测量功能和传感器类型，按Data Log键(见图1所示面扳)，设置1小时测量其间隔为1秒；按Trigger键开始测量过程，然后仍可去午餐。等测量已经完成，读数都已保存在非易失存储器中，把数字万用表带回办公室，接上LAN，启动PC的浏览器把读数从浏览器剪切和粘贴到工程师的电子表格，交付打印的图表。不需要用计算机进行测量设置，高性能数字万用表体积小，携带方便，工程师不需要为收集数据编写或加载程序。与峰值测量相组合的DCV测量。&&&&&&&&直流电源的输出往往存在着纹波。这些纹波电压规定为某一特定或更低的电平，并需要进行测试。交流信号的频率通常与电网相关，但开关电源会有更高的频率。例如图2所示带有交流成分的直流信号。&&&&&&&&常用的测量方法是进行DCV和ACV RMS(峰值)这两项测量。但这种测量方法也受到一些限制：两次测量要花较多的时间，特别是改变功能和量程时；一般ACV RMS测量缺少重要的峰值信息；还需花时间通过数字处理得到峰值信息。&&&&&&&&数字万用表提供称为峰值测量的辅助测量功能，它能在进行精密DCV(或ACV)测量的同时激活。这里是对上述方法的改进：启用峰值测量功能，用一个或多个工频积分时间进行精确的DCV测量，用以抑制供电电源频率和随机噪声；取回DCV和峰值测量数据。&&&&&&&&峰值测量产生在DCV测量积分时间期间的20μs间隔，因此任何可检测峰值的宽度至少应达到20μs 。&&&&&&&&从这两项测量可确定的情况包括：DCV和峰峰数据在容限内―通过；DCV正确，但峰峰值超出极限―失败；DCV略有超差，但峰峰值很好―失败。&&&&&&&&第二和第三种情况的峰峰纹波电压存有疑问。第二种情况可能有过大的噪声尖峰，因为它未能从输出中滤除。第三种情况可能属失真，它产生的非对称AC成分在DCV测量中增加了DC成分。而此时的纹波可能仍保持同样的峰峰电压。主测量失败时需要有信号的更多信息。高性能数字万用表提供50K读数/秒的波形捕获，可通过采样得到其它诊断信息。&&&&&&&最小化其测试时间是生产制造中追求的目标，因此与单独进行DCV和ACV测量，或数字化和处理信号相比，精确DCV测量和峰值测量的组合能显著减少测试时间。所得到的另一好处是峰峰信息能更好说明电源输出信号的质量。使用电平触发的精确测量―手持式装置电池工作期间的耗用电流&&&&&&&&下面的波形(图3)代表手持式装置电池工作期间的耗用电流。要求是测量脉冲的平均直流值一仅在脉冲持续期间。这一脉冲没有可用作同步外触发的相关5V逻辑信号事件。最初会想到用大量高速测量捕获这一异步事件是唯一可行的解决方案，继而在计算机中处理波形得到结果。&&&&&&&&对带有模拟电平触发的数字万用表而言，这是相对简单的测量。不需要由外部TTL脉冲启动触发。把该数字万用设置为在脉冲上升沿的某一点(量程百分数)处触发。用触发延迟保证测量在脉冲的“平坦”部分开始，把模数转换器积分时间设置为能最大化测量精度，而不超出脉冲宽度持续时间的值。在这一例子中，对触发电平的100μs延迟把测量起点放在上升沿通过后。数字万用能用1ms积分时间进行6l/2位的测量。此外，任何DC 测量都允许用峰峰测量功能捕获信号的峰峰成分，如前面的例子所述。用直接采样ACV测试荧光灯的镇流器&&&&&&&&在荧光灯关闭时，灯管内的水银/蒸汽混合物号是不导电的。在加电时，需要用300VAC的电压启动水银辐射的气体放电。通过低压水银蒸汽的电流放射紫外光。内部磷涂层有效地把大部分紫外光转换成可见光。根据灯管的瓦数，启动后只需要用低得多的电压，通常为100VAC至175VAC的电压保持放电。&&&&&&&&需要用数字万用表测试镇流器电压，以保证向灯管施加正确的电压。这是一项ACV测量。许多数字万用表，在ACV测量时都使用模拟RMS转换器。虽然这些转换器能够测量高达1MHz的频率成分，但不能告诉数字万用表有关输入中存在短持续期高压尖峰的情况。这些短持续期尖峰对RMS成分的影响很小，因此得到的电压测量结果与预计电压可能有相当大的偏差。&&&&&&&&例如，镇流器除了起辉所需的300VAC信号外，还可能产生lkV甚至更高的尖峰。数字万用表得到的读数可能为300VAC，偶而也读到301VAC。测试系统就认为一切良好―都在容限以内。但却没有看到巨大的电压尖峰对数字万用表输入部分的冲击。如果数字万用表没有有效的输入保护，在连续冲击下的输入电路就有可能损坏。&&&&&&&&该数字万用表用直接采样技术进行AC RMS测量。相对于模拟RMS计算，直接采样技术带来了四项好处：10倍快的AC测量，对高频正弦波的精度改进，峰峰信息，以及波峰因素不会使精度降级。&&&&&&&&对输入信号的过采样能检测到窄而高的电压尖峰，使数字万用表能够把尖峰作为过载错误条件响应。这一信息告诉测试工程师在数字万用表的接线或镇流器内有问题存在。解决方案非常简单，只需在夹具中增加一级滤波，以抑制到达数字万用表输入端的尖峰。总之，测试工程师可从数字万用表提供的信息“看到”信号中的真实成分。直接采样AC技术提供对信号成分的可视能力，并能同时进行有效值和峰值测量。可测试手持式装置各种工作条件下的耗用电流―能类似示波器波形捕获的电平触发&&&&&&&&宇航和汽车应用有大量的机电信号。它们来自振动、拉伸和压缩试验台的机械部件。这些信号的频率成分相当低，通常低于8kHz。例如典型加速度计的带宽为2.5kHz。对于这种类型的信号(见图4所示)，数字万用表提供具有如下能力的波形捕获：50kHz采样率41/2位，使用低抖动的采样定时器；相对平坦的带宽响应(&0.1dB，3kHz；&0．6dB，8kHz)；模拟电平触发；预触发和后触发采样；1M读数保存；270k读数/秒访问读数保存。&&&&&&&&除了物理量测量外，功能测试应用中产生的电信号通常也低于8kHz：300Hz至3kHz的语音信号，手持式装置，例如移动电话、数码相机或PDA中的电池耗用电流，以及其它低频成分的信号。在电子工业中经常需要进行手持式装置耗用电流测量：因为长的电池寿命是客户满意度的一项重要因素。了解手持式装置各种工作条件下的耗用电流是非常重要的。&&&&&&&&一些电源能够采样向被测装置提供的电流波形-并达到微安级的精度。例如AgilentN6700电源就有这样的能力。但这种测量仅限于电源输出的电流。当测试系统确定从电池流出过大的电流时，测试手持式装置各部分的许多其它测试点看到的应是好或是不好、需要多长时间。这就要求波形捕获检查电流的定时。&&&&&&&&图4中的波形是数码相机的耗用电流，它仅在拍照时激活。此时它是电流分路器上的电压。波形代表着自动聚焦的机械运动、处理照片、驱动显示和状态LED，以及把结果保存在Flash存储器中。该数字万用表的电平触发适用于任何测量功能。此时的DCV的测量以50K采样/秒进行。对于1M 读数，能以这样的速率保存20s的数据。预触发和后触发允许您围绕事件建立类似示波器的波形捕获。数字万用表将进行连续测量，直至遇到电平触发。它会保留测量的预触发计数，然后开始后触发测量计数。这是等待异步事件的一项极好技术，在预触发计数与后触发计数间不存在测量的不连续。使用多台数字万用表的直接接到传感器上同时测量
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