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1、8508A在精密电测量中的应用,刘国琨 技术支持高级经理 福禄克公司精密测试仪器部(中国) 手机：13910803332 电话:010 5735 1382 电子信箱:,8508A 独具的特点： 测量交直流电流至 20A 目前最宽范围的电流量程 测量交直流电压 1000V 只有8846A还有此能力 电阻量程： 220G 最宽范围的电阻量程 测量温度： -200C+660 C 可以代替测温电桥,8508A：最准确的数字多用表,8508A 特点,一年基本不确定度： DCV: 4 ppm ACV: 75 ppm DCI : 15 ppm ACI : 305 ppm 电阻: 9.5 ppm 2 10n
2、量程 1000 V 交流 200 A 至 20 A 量程,全功能比率测量能力 点频率功能 真欧姆测量 低电流电阻测量模式 高压电阻测量 AC+DC测量 全量程保护 测量铂电阻 全面的自测试,8508A工作原理框图,8508A数字多用表工作原理框图,交流电压 放大衰减,直流电压 放大衰减,显示,接口,8508A 特点,一年基本不确定度： DCV: 4 ppm ACV: 75 ppm DCI : 15 ppm ACI : 305 ppm 电阻: 9.5 ppm 2 10n 量程 1000 V 交流 200 A 至 20 A 量程,全功能比率测量能力 点频率功能 真欧姆测量 低电流电阻测量模式 高压
3、电阻测量 AC+DC测量 全量程保护 测量铂电阻 全面的自测试,VR,RX,IN,恒流源法测量电阻原理框图-,先进的电阻测量技术,RX大时引起原理性误差,+ -,RN,RX,Vout = -VR/RN *RX,_ +,比率法测量电阻原理 -需要考虑引线电阻,+ -,RN,r1,r2,r3,r2, r3 和 r4均可以忽略。 但是 r1 的影响很大,Vout,_ +,r4,比率法电阻/电压转换 - 引线电阻的影响,Vout = IN*Rx,消除所有引线电阻的影响 适合测量高低值电阻,IN,IN,TRUW,Rx,IN,r1,r2,r4,r3,二 / 四线切换,二 / 四线切换,_ +,8508A的
4、电阻测量原理框图,8508A的输入放大器的自举技术,+ _,-5V,+5V,+ _,+ _,+ _,Vout,Vin,A. 提高了输入范围- 0- 25V B. 提高了输入阻抗和共模抑制比 C. 提供了等电位屏蔽保护的驱动能力 - 有源屏蔽(Active Guard),Vc,Vc,Ve,Ve,8508A中采用的新技术,1. 多重积分多斜率 A/D 转换器 A. 低漂移.低噪声 - 长时间积分 B. 精密元件少. C. 抗干扰能力强 D. 高分辨率, 又能高速度,8508A 随机配件,电源电缆 CAT 11 配件包，内装： 黑红测试线各一根， 4端短路片两块， 黑红鳄鱼夹各一只， 黑红测试探头各
5、一支， 8508A 英文使用手册一本 ISO 17025溯源校准证书,8508A-Lead Kit 引线套件,比标准配件多了5条电缆 镀金铲形插头屏蔽电缆四根 铲形接头大电流电缆两根,电源及安装,正确选择电源电压 115V/230V, 选择230V 电源保险丝 延迟式, 1.25A250V, 地线 电源电缆中的地线必须可靠 位置 远离计算机，仪器上不要再叠放仪器 若要达到最高性能，开机后预热4小时。 仔细详尽地阅读使用说明书,8508A显示器,主显示器：两行 输出参数值和单位 工作状态 Busy :正在测量中 电阻功能时的工作电流 输入指示,辅助显示器： 各种操作菜单 操作提示 出错提示,85
6、08A前面板接线柱,8508A前面板接线柱 INPUT HI LO: 电压输入端，2线电阻输入端 4线电阻电流端 SENSE HI LO: 4线电阻电位输入端 INPUT LO，20A: 电流输入端 注意各端钮的耐压： HI 端可承受 1420Vp LO端仅可承受 920Vp 高电压测量时不可颠倒极性！,8508A后面板接线柱,8508A后面板接线柱（仅限于8508A/01型） 与前面板功能基本相同 INPUT LO，2A: 电流输入端（0-2A） 大于2A时保险丝（1.6A）熔断 触发信号输入： 同步测量时应用 校准使能开关： 使能校准功能,七个测量功能键： DCV（直流电压）, ACV（交
7、流电压）, DCI（直流电流）, ACI（交流电流）, （电阻）, plus（增强电阻）, PRT（铂电阻） CONFIG（设置键）：设置各功能的量程和有关参数,8508A前面板控制操作,观察热电势,热电势是引起直流低压测量（包括电阻测量）误差的主要原因之一 热电势在如下情况下发生 不同的电路部分位于不同环境温度 不同的导体连接在一起 温差电势叫作 Seeback 效应,Vab = Qab (T1 - T2),Qab 是物质A和B的Seebeck函数,相对于铜的温差电势系数(Seebeck系数),材料对 (Qab) 温差电势系数(Seebeck Coefficient ) Cu-Cu 铜-铜
8、0.2 uV/oC Cu-Ag 铜-银 0.3 uV/ oC Cu-Au 铜-金 0.3 uV/ oC Cu-Pb/Sn铜-铅锡 1-3 uV/ oC Cu-Si 铜-硅 400 uV/ oC Cu-Kovar 铜-康铜 40-75 uV/ oC Cu-CuO 铜-氧化铜 1000 uV/ oC Cadmium-Tin Solder 镉锡焊材 0.2 uV/ oC Tin-Lead Solder 铅锡合金焊材 5 uV/ oC Ag=silver银 Au=gold金 Cu=copper铜 CuO=copper oxide氧化铜 Pb=lead铅 Si=silicon硅 Sn=tin锡,正确校零
9、,测量直流电压、电阻时要避免热电势的影响 测量交流电压，交直流电流时一般不必担心热电势的影响 用适当的短路器校零 软铜线最好 电话线就不错 为减少热传导，蓄热物质要少 8508A提供方便的短路片 校零注意事项 预热足够时间再校零 电阻校零时，要将电流引线、电压引线分别短路，再连在一起。 可以将测试线短接于UUT端子，消除共模电压的影响。,时间常数太大,8508A短路片,8508A正确校零,按INPUT键，进入输入控制菜单 校零操作前，将短路片固定于前面板接线柱 电流校零时不必连接短路片 功能校零Zero Func 对当前选定功能的所有量程校零 量程校零 Zero Rng 仅对当前选定的量程校零
10、,8508A 测量直流电压,按下 DCV 键，选择测量直流电压功能,4wV 4线电压测量方式（一般不用） Resl 选择分辨率 Filt 选择使用滤波器。 Fast 选择快速测量,8508A 测量交流电压,按下 ACV 键，选择测量交流电压功能,4wV 4线电压测量方式（一般不用） Resl 选择分辨率 Filt 选择使用滤波器，必须不大于被测信号频率 Tfer 一般总选择 on Spot 选用点频率功能 DCcp 选择直流耦合，测量低于40Hz的信号或DC+AC信号时采用。,交流真有效值测量中的滤波问题,交流真有效值的定义为： 由于对正弦函数作平方运算，会出现二次谐波。 为了有效地求得均值，
11、必须滤除二次谐波，测量低频信号时，滤波器时间常数需要大。而滤波器时间常数太大会影响转换的响应速度 解决的办法：设置不同的滤波器常数,Spot 点频率方式,点频率须先校准，然后才可以应用。 使用时，在ACV 功能选择 Spot 功能。 在点频率10%范围内可以得到更好的不确定度 在UTILITIES 菜单选择 Spot, 显示点频率菜单，可以显示各个点频率值。,8508A 测量直流电流,按下 DCI 键，选择测量直流电流功能,Resl 选择分辨率 Filt 选择使用滤波器 Fast 选择快速测量， 后面板有保险丝，超过2A时熔断。,8508A 测量交流电流,按下 ACI 键，选择测量交流电流功能
12、,Resl 选择分辨率 Filt 选择使用滤波器，必须不大于被测信号频率 DCcp 选择直流耦合，测量低于40Hz的信号时采用。 后面板有保险丝，超过2A时熔断。,用I-V转换器测量电流,测量电流传统的方法是使用分流器，这种方法会在测量电路中串入附加的电阻，会产生负载电压，产生测量误差。,用I-V转换器测量电流,测量电流传统的方法是使用分流器，这种方法会在测量电路中串入附加的电阻，会产生负载电压，产生测量误差。 使用I-V转换器，输入电阻极低，不产生负载电压。 特别适用于用于 小电流量程 可以准确测量待机电流等微小电流 频带宽，高频小电流测量误差小,消除引线电阻的四线电阻技术,测量两个SENS
13、E 端间的电压得到电阻值 R = VR/IR,R,Hi,SHi,SLo,Lo,o,o,VR=IR*R,IR,校准器,欧姆表,V,8508A 测量电阻,按下 键，选择测量电阻功能,Resl 选择分辨率 Filt 选择使用滤波器，可以降低噪声。 Fast 选择快速测量方式。 LoI 低电流电阻测量方式 4w 4线电阻测量方式,8508A 增强电阻测量功能,按下 plus（增强电阻） 键，选择增强电阻功能或真欧姆功能。,Resl 选择分辨率 Filt 选择使用滤波器，可以降低噪声。 Fast 选择快速测量方式。 4w 4线电阻测量方式,8508A电阻的低电流模式,测量量子霍尔电阻、铂电阻温度计等 为
14、减少发热需要低电流模式 8508A提供低电流模式测量电阻(Lo Current),弱电流电路电阻测试,Rc,Rx,举例: 使用200欧姆量程，低电流（1mA) 通过使用Rc = 20 ohm使顺从电压限制在20mV Rx = (R测量 x Rc)/(Rc R测量),可以使用外部分流器使顺从电压小于20mV以便进行弱电流电路电阻的测试 准确测量开关、端接器、继电器的接触电阻 不会击穿氧化膜,一般数字多用表测量高值电阻时的电流和测量低值电阻的电流相差几百万倍，甚至几千万倍 激励电流微弱极易受干扰，物体的移动就会使测量结果变化 仪器要保证可靠接地,可用导线连接两台仪器 使用屏蔽线，并屏蔽保护测量的电
15、阻。 测量时减少动作，固定环境 提高测量电流,高阻值电阻测量,高电阻测量,8508A有高压激励电阻模式 HiV 20M20 G量程，顺从电压可达 240V 比正常模式的电流高10100倍 注意：电容器充电到200V+！不要接触测量电路 8508A的HiV 模式不可测量5520/5500的电阻！,Rx,8508A 真欧姆测量功能,按下 plus（增强电阻） 键，选择增强电阻功能或真欧姆功能。,Resl 选择分辨率 Fast 选择快速测量方式。 LoI 低电流电阻测量方式 真欧姆功能时,必须是四线,双向测量平均值法-消除热电势,Vactual = (Vos + Vuut)-(Vos-Vuut),Vos,+,VUUT,+,- +,2,8508A 的真欧姆功能,双极性激励电流消除测量电路中热电势的影响。 8508先测量正向电流时的电阻两端电压。 然后通入反向电流再次测量。由两次测量电压之差，计算出真正的欧姆值。 连续重复测量，消除了热电势、和电路失调的影响。,0,8508A的真
