Версия для печати

Переносные мультиметры - это наиболее распространенные электроизмерительные приборы, без которых не обходится ни одно предприятие.
В состав любого мультиметра входят измерительная схема, устройство индикации (дисплей) и узел питания, роль которого обычно выполняет батарея гальванических элементов или аккумулятор. Большинство современных мультиметров имеют устройства для реализации дополнительных сервисных функций, облегчающих процесс измерения.
В течение многих лет самыми распространенными электроизмерительными приборами были переносные мультиметры без усилительных элементов и сервисных функций, использующие индикацию и измерительную схему на основе микроамперметров постоянного тока. Такие приборы измеряли напряжения и силу постоянного и переменного тока (средне-выпрямленное значение), а также сопротивление по постоянному току. Главные преимущества — дешевизна и отсутствие необходимости в питании при измерении напряжения и силы тока. Недостатки: большие погрешности измерения, низкая чувствительность, нелинейность шкалы при измерениях переменного напряжения, переменного тока и сопротивления.
Необходимость получения приемлемой устойчивости к механическим сотрясениям определяла использование микроамперметров с током полного отклонения 25…100 мкА. Подвеска подвижной части их выполнялась на игольчатых подшипниках. В результате сухого трения в них имеет место гистерезис, то есть показания зависят от того, с какой стороны стрелка подходит к установившемуся значению. Погрешность таких микроамперметров лежит обычно в пределах 2…3 % полной шкалы, и ниже опуститься практически невозможно.
Дополнительным источником погрешности при измерении на переменном токе является нелинейность за счет падения напряжения на открытых диодах детектора (для кремния — около 0,6 В). Эти погрешности значительны при напряжениях, сравнимых с этим значением, и снижаются с увеличением измеряемого напряжения. Верхняя граница полосы пропускания таких мультиметров на переменном токе обычно лежит в пределах от 0,5 до 10 кГц.
Схема, используемая при измерении сопротивлений, приводит к гиперболической зависимости показаний от измеряемого сопротивления, существенно увеличивающей погрешность. Так, если погрешность по постоянному току составляет 2,5 % полной шкалы, при измерении сопротивления, соответствующего четверти шкалы, погрешность составляет около 10 %, середине — 5 %, трем четвертям — 10 %, 90%–25 %. Это приемлемо далеко не всегда.
Удобство аналоговой индикации для быстрого считывания результатов, особенно в случаях плохой видимости или плохого зрения оператора, так же, как и дешевизна, определяют устойчивое сохранение на рынке некоторого количества таких мультиметров, несмотря на их недостатки. Введение в измерительные схемы мультиметров активных элементов — транзисторов и аналоговых интегральных схем (чаще всего — операционных усилителей) — позволило поднять чувствительность, использовать более прочные механически микроамперметры меньшей чувствительности, линеаризовать шкалы переменного напряжения, переменного тока и сопротивления.
Выпрямление переменного напряжения обычно выполняется схемами на операционных усилителях с диодами в цепи обратной связи, обеспечивающими высокую линейность. Если такие схемы работают на микро-амперметре, и постоянные времени фильтров детектора невелики, то измеряется среднее значение, при значительных постоянных времени измеряется пиковое значение переменного напряжения, а дисплей показывает эффективное значение, пересчитанное для синусоидального сигнала (модель Protek 5050 фирмы Hung Chang). Измерение сопротивления производится схемой с источником тока, обеспечивающей хорошую точность, линейность и существенно расширяющей диапазон измерения. Например, в вышеупомянутом мультиметре Protek 5050 максимально измеряемое сопротивление — 1000 МОм. Наличие внутреннего источника питания позволяет добавлением несложных аналоговых схем получить функции измерения емкости, частоты, температуры, тестирования диодов, транзисторов, а также проверки целостности цепей с контролем при помощи звуковой индикации. Сервисные функции в таких приборах отсутствуют.
Широкое распространение получили приборы, основным элементом измерительной схемы которых является однокристальный вольтметр интегрирующего типа, управляющий жидкокристаллическим дисплеем. Обычно такие микросхемы имеют разрешение 3 1/2, 3 3/4 и 4 1/2 десятичных разряда, то есть максимальные показания дисплеев составляют 1999, 3999 и 19 999 соответственно. Ряд таких микросхем имеют сервисную функцию остановки измерения с запоминанием последнего значения. Так построено большинство имеющихся на рынке недорогих приборов, в частности производимых в Юго-Восточной Азии. Приборы устойчивы к сотрясениям, прочность их определяется практически только корпусом.
Выпрямление переменного напряжения обычно выполняется схемами типа «идеального диода» с операционными усилителями, обеспечивающими высокую линейность, причем измеряется пиковое значение переменного напряжения, а дисплей показывает эффективное значение, вычисленное для сигнала синусоидальной формы. Измерение сопротивления производится схемой с источником тока, обеспечивающей хорошую линейность и точность. Погрешности измерения постоянного и переменного напряжения, а также сопротивления обычно порядка 0,5…3 %, силы тока несколько выше — 2…3 %. Многие из таких мультиметров измеряют также емкость, иногда — температуру, частоту и имеют режим прозвонки цепей.
Появились мультиметры, позволяющие измерять активную, реактивную и кажущуюся мощность, фазовый сдвиг, коэффициент нелинейных искажений, отношение пикового и эффективного значений и амплитуду каждой из гармоник. Дисплеи стали многострочными и получили возможность отображать одновременно несколько величин, например, ток, частоту и коэффициент нелинейных искажений. По точности новые мультиметры приблизились к стационарным приборам. В ряде случаев для выполнения всех функций переносного мультиметра приходится использовать более одного микропроцессора, например, в модели F27 компании Chauvin-Arnoux.
При выборе средства измерения (СИ) необходимо обратить внимание на то, внесен ли его тип в Государственный реестр средств измерения, разрешенных к применению на территории Российской Федерации.
Все отечественные СИ проходят процедуру испытаний с целью утверждения типа, при которых проводится экспертиза (а при необходимости и коррекция) правильности выбора и определения метрологических характеристик, инструкций по эксплуатации и поверке. При положительном результате экспертизы документов и экспериментальных исследований на СИ выдается сертификат об утверждении типа и соответствующая запись вносится в упомянутый Реестр. Существует перечень СИ, тип которых должен быть утвержден обязательно. В частности, это СИ, предназначенные для использования при взаиморасчетах, как, например, весы и счетчики электроэнергии, или применение которых связано с опасностью для жизни и здоровья людей — например, медицинские приборы. Если СИ не входит в этот перечень, как рассматриваемые мультиметры, проводить утверждения типа вообще не обязательно.
Однако именно наличие утверждения типа является юридическим основанием для использования полученных с применением данного СИ результатов измерения в тех случаях, когда они должны быть документированы, например, при контроле качества изделий или разрешении спорных ситуаций. СИ, не внесенные в Государственный реестр, не подлежат поверке. Отметим, что обязательным требованием разрешения деятельности предприятий сервиса, включая небольшие мастерские по ремонту бытовых электроприборов, является наличие поверенных СИ, за чем следят надзорные органы Госстандарта.
Нередко импортирующие организации по незнанию или из экономических соображений сертифицируют СИ только на безопасность (сертификат соответствия по ГОСТ Р), но не проводят испытания с целью утверждения типа. При этом СИ могут на законных основаниях без ограничения ввозиться, продаваться, использоваться при исследованиях, разработках, наладочных работах и т. д., но результаты, полученные с их использованием, не имеют юридической силы, даже если эти СИ имеют очень высокие характеристики и изготовлены всемирно известными фирмами.
В случае необходимости СИ иностранного производства, уже находящиеся в России, по заявке как продавца, так и покупателя, могут быть подвергнуты испытаниям с целью утверждения типа и включены в Госреестр. При этом может быть утвержден тип без ограничения количества ввозимых СИ, на партию или на единичные образцы СИ с указанием их числа и заводских номеров.

Автор: Валерий Авербух

Близкие материалы сайта

Поддержка