【儀器基礎(chǔ)】數(shù)字萬(wàn)用表位數(shù)與分辨率詳解

顯示位數(shù)是指數(shù)字萬(wàn)用表可以測(cè)量的分辨率級(jí)別。分辨率是在數(shù)字萬(wàn)用表上可量化的細(xì)節(jié)級(jí)別。數(shù)字萬(wàn)用表顯示位數(shù)越多，數(shù)字萬(wàn)用表的分辨率就越高。手持式數(shù)字萬(wàn)用表的顯示位數(shù)為 3 ?  位和 4 ?  位是很常見(jiàn)的。臺(tái)式數(shù)字萬(wàn)用表的顯示位數(shù)往往為 5 ?  位、6 ? 位、7 ?  位，甚至 8 ?  位。

手持式數(shù)字萬(wàn)用表通常用于不需要高測(cè)量分辨率的簡(jiǎn)單故障排除和預(yù)防性維護(hù)工作。大多數(shù)臺(tái)式顯示器有 5 ?  位和 6 ?  位，足以滿足許多應(yīng)用的需求。7 ?  位和 8 ?  位臺(tái)式數(shù)字萬(wàn)用表被歸類為用于高精度應(yīng)用的高性能儀器和計(jì)量實(shí)驗(yàn)室的參考標(biāo)準(zhǔn)。

01數(shù)字萬(wàn)用表中的位數(shù)和分辨率是什么意思？

圖 1 顯示數(shù)字萬(wàn)用表有 7 ? 位數(shù)字。為什么理解半位數(shù)很重要，總位數(shù)代表什么？這當(dāng)然很重要，因?yàn)槲粩?shù)幾乎總是您會(huì)注意到的有關(guān)數(shù)字萬(wàn)用表的第一個(gè)規(guī)格。

表 2 顯示了數(shù)字萬(wàn)用表顯示位數(shù)與分辨率計(jì)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果您有 3 位半數(shù)字萬(wàn)用表，則半位數(shù)是有效數(shù)字。

3 ?  位數(shù)字

+/- 1999

2,000

4 ?  位數(shù)字

+/- 19999

20,000

5 ?  位數(shù)字

+/- 199999

200,000

6 ?  位數(shù)字

+/- 1999999

2,000,000

半位數(shù)只能是 0 或 1。因此，一個(gè) 3 位數(shù)半的數(shù)字萬(wàn)用表提供正負(fù) 2,000 個(gè)計(jì)數(shù)。一個(gè) 4 位數(shù)半的數(shù)字萬(wàn)用表提供正負(fù) 20,000 個(gè)計(jì)數(shù)，依此類推。位數(shù)直接轉(zhuǎn)換為位數(shù)。位數(shù)和計(jì)數(shù)讓我們了解數(shù)字萬(wàn)用表的分辨率。它們與準(zhǔn)確性沒(méi)有直接關(guān)系。一個(gè)常見(jiàn)的誤解是位數(shù)和計(jì)數(shù)是數(shù)字萬(wàn)用表的精度。

02數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量中的精度和分辨率有何關(guān)系？

精度和分辨率是為您的測(cè)量選擇合適的數(shù)字萬(wàn)用表 （DMM） 時(shí)要考慮的關(guān)鍵規(guī)格之一。圖 3 顯示了精度與測(cè)量刻度分辨率的關(guān)系。準(zhǔn)確性是衡量這些位數(shù)有多好，或者你可以信任它們的程度。分辨率是可測(cè)量的細(xì)節(jié)水平或數(shù)字萬(wàn)用表上的有效位數(shù)。

讓我們看一下下面的圖 4，數(shù)字萬(wàn)用表顯示的最后一位數(shù)字，數(shù)字“8"。當(dāng)我們處于 1 V 范圍時(shí)，數(shù)字“8"代表 800 nV。因此，在1 V范圍內(nèi)，我們的分辨率為100 nV。然而，問(wèn)題是，實(shí)際值真的是800 nV，還是800 nV與實(shí)際值有多接近？與實(shí)際值相差 800 nV 的誤差就是我們所說(shuō)的精度。我們可以說(shuō)，即使我們從 6 ?位數(shù)字萬(wàn)用表中獲得更高的分辨率，具有精度的 6  ?位數(shù)字萬(wàn)用表也不比精度好的 5 ? 位數(shù)字萬(wàn)用表更好或更差。

讓我們來(lái)看看測(cè)量速度如何影響數(shù)字萬(wàn)用表的分辨率。如果您想優(yōu)化測(cè)試時(shí)間，速度對(duì)您來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要因素。速度是指模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 捕獲樣本的速度。讓我們以是德科技的 34470A 7 ?位數(shù)字萬(wàn)用表為例，解釋測(cè)量速度如何影響分辨率。理想情況下，您可能希望獲得盡可能高的分辨率和最高的測(cè)量速度，但圖 5 顯示了測(cè)量速度和數(shù)字萬(wàn)用表分辨率之間的權(quán)衡關(guān)系。

因此，當(dāng)測(cè)量速度增加時(shí)，分辨率會(huì)降低。您可能需要查看數(shù)字萬(wàn)用表的規(guī)格表，以確定所有速度下的分辨率，以及數(shù)字萬(wàn)用表所需的最高速度是否滿足您的分辨率要求。

03總結(jié)

A、下次您看到 6 ?位數(shù)字萬(wàn)用表時(shí)，您可以立即將其識(shí)別為 +/- 1999999 或 2,000,000 個(gè)分辨率計(jì)數(shù)的實(shí)際測(cè)量范圍。? 位數(shù)字是指最高有效數(shù)字，但只能是 0 或 1。

B、準(zhǔn)確度是指測(cè)量值的好壞，例如，測(cè)量值與真實(shí)值的接近程度。分辨率是可測(cè)量的細(xì)節(jié)水平或數(shù)字萬(wàn)用表上的有效位數(shù)。

C、精度與分辨率的關(guān)系，以及測(cè)量速度如何影響分辨率。

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