淺析手持式數字多用表的校準及常見問題

摘 要：本文依據數字多用表校準規范，結合手持式數字多用表的技術指標和實際測量情況，對直流電流的測量結果進行不確定度評定，并對校準過程中遇到的常見問題給出解決對策，為手持式數字多用表量值傳遞的準確可靠提供保障。

關鍵詞：數字多用表，標準不確定度，校準

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.01.041

0 引 言

隨著傳感器技術的發展，很多非電學物理量可以轉化為便于傳輸、處理、控制的電信號，因此電信號的準確可靠尤為重要。本文以FLUKE手持式數字多用表為例，介紹了其測量結果的不確定度評定，以及校準過程中遇到的常見問題并給出解決對策，減少了手持式數字多用表在使用過程中出現重復性差、準確性低等情況。

1 數字多用表的校準

1.1 校準依據

JJF 1587—2016《數字多用表校準規范》。

1.2 校準方法

選用主要計量標準設備為數字多功能校準源5520A（以下簡稱多功能源），采用標準源法，對被校數字多用表（DMM）的交直流電壓、交直流電流、電阻的示值誤差進行校準，校準原理實物圖如圖1所示。首先對被校DMM進行外觀及通電檢查，然后按照廠家說明書進行預熱預調，多功能源也需要預熱預調后，再將多功能源與被校DMM對接，根據校準點設定多功能源的輸出值，然后讀取被校DMM的顯示值。校準時環境溫度應控制在（20±2）℃內，避免突然的溫度變化或濕度波動對測量結果產生影響。手持式DMM一般為四位半及以下的數字表，校準點可只選取每個量程的量程值（接近量程值）點，或選取10的整數次冪點，交流電壓電流可參照使用說明書中技術指標取1～2個頻率點，直流電壓電流應包含正負極性的量程值[1]。

1.3 測量模型

以直流電流10 mA點為例進行不確定度評定，由于其測量原理的一致性，其不確定度評定方法也類似，所以其他功能的校準值可參考本方法進行評定。依據JJF1587—2016《數字多用表校準規范》，被校DMM直流電流的測量模型為：

△=IX-IN+δIX（1）

式中：Δ——被校DMM的直流電流示值誤差；I N ——多功能源的輸出電流標準值；I X ——被校DMM的電流顯示值；δIX——被校DMM的分辨力對測量結果的影響示值。

1.4 測量不確定度評定

在重復性測量條件下，以連續可調的多功能源為輸出，取數字多用直流電流10 mA為測量點，連續10次測量后得到一個測量列如表1所示。

在計算合成標準不確定度計算中主要考慮了標準器不準確、測量重復性、被校表分辨力（0.01mA）引入的不確定度分量，各分量引入的標準不確定度匯總如表2所示。為避免重復計算，應選擇分辨力和重復性引入的兩個分量中數值較大者作為一項不確定度來源[2-3]。

合成標準不確定度：

由此可見，多功能源不準確引入不確定度分量可以忽略。取包含因子k =2，則擴展不確定度為：

U=kuc=2×4.61×10-3mA≈0.01mA（2）

相對擴展不確定度為：

Urel=U/10mA=0.1%（3）

2 常見問題及解決對策

2.1 被校表無數值顯示

解決對策：（1）檢查測試導線的通斷性，導線絕緣層是否破損、是否有裸露金屬或有磨損跡象，確保不能使用已損壞的測試導線。（2）按下開機鍵，檢查DMM是否自動關機。比如FLUKE數字多用表可以設置自動關機功能，開機一段時間會自動關機。（3）更換電池。先把測試導線斷開，再打開電池蓋，更換電池后，確保電池蓋關閉且鎖定，避免電池松動接觸不良導致無法正常供電。若檢測中出現電池指示低電量時，必須立即更換電池，避免顯示錯誤的讀數甚至可能的觸電傷害。

2.2 被校表顯示異常情況

2.2.1 顯示屏顯示“0.000”

被校DMM開機后會顯示“0.000”，如果測試過程中誤用交流檔去測量直流電或者誤用直流檔去測量交流電時，顯示屏始終顯示“0.000”或低位上的數字出現跳變。解決對策：（1）檢查多功能源與被校DMM對接端口。首先檢查正負極是否正確連接，然后檢查黑色測試導線應連接至回路COM端子3，測試電壓和電阻時紅色測試導線一端連接多功能源電壓端，另一端連接至被校DMM的V端子4；測試電流時紅色測試導線一端連接多功能源電流端，另一端連接至被校DMM的A端子1或mA端子2，如圖2所示。（2）檢查被校DMM的交直流是否同一量程檔位，若同一量程檔位進行交直流測量切換，可以按“Shift”，顯示屏會相應顯示“AC”或“DC”。

2.2.2 顯示屏顯示“-.---”

如果旋轉開關卡在兩個量程之間位置，未調到位，就會顯示“-.---”，蜂鳴器會響起，告警指示燈會快速閃爍。解決對策：檢查旋轉開關位置。將被校DMM的旋鈕開關轉至要測量電參數所需位置。禁止在測量高電壓（220 V以上）或大電流（0.5 A以上）時換量程，以防止產生電弧，燒毀開關觸點。每次旋轉檔位切換量程前在多功能源端按“STBY”斷開輸出，避免操作失誤損壞計量器具及觸電危險。

2.2.3 顯示屏顯示過載“OL.”

當被校DMM的檔位量程超過最大輸入限制（滿量程）時，顯示屏僅在最高位顯示過載“OL.”或者數字“1”，其他位均消失。解決對策：旋鈕轉至更高的量程位置，注意若選擇的量程太大，可能會導致測量結果不夠準確。一般默認情況下，包含多個量程的測量功能中會使用自動量程模式，并在顯示屏上顯示“AUTO”。如要進入手動量程模式，按照使用說明書要求操作，比如FLUKE的數字多用表可以按RANGE鍵，注意每按一次RANGE將會按增量遞增量程。

此外，若在測量不同電位時顯示屏不會發生改變，按下HOLD鍵取消保持當前讀數，恢復正常測量顯示數值。若被校DMM顯示屏顯示其它任何數值，則需聯系生產廠家進行維修。

2.3 標準器顯示“Error”

多功能源端設定不同的校準點輸出值，其顯示屏顯示“Error”時，表明被校DMM出現故障。解決對策：首先檢查被校DMM連線端子的保險管，特別是mA端子的保險管，超量程測量就會燒斷保險絲。若替換，僅使用指定安培數、電壓和干擾等級的備用保險絲。除此之外，仔細檢查被校DMM端口附近的絕緣體是否存在裂紋或塑膠件缺損。

2.4 校準結果表達注意事項

數據處理過程中，要注意消除異常數據、減小隨機誤差等。校準結果需要給出測量不確定度，通常用擴展不確定度表示，也可以用相對擴展不確定度表示，不確定度的有效位數1～2位，并且與測量結果末位對齊。

3 結 語

綜上所述，為確保測量結果滿足量值傳遞要求，校準前注意保持環境溫度和濕度穩定，校準中規范校準步驟，校準后妥善處理校準數據并出具校準證書，校準的結果不給出合格或不合格的判定結論，也不給出校準周期，但顧客有要求或校準規范包含復校時間間隔，可以給出合理的復校時間間隔建議，進一步保證用戶使用安全、測量迅速。

參考文獻

[1]中國計量科學研究院.數字多用表校準規范：JJF 1587—2016[S].2016.

[2]張潔，鄭明月，王強，等.數字多用表的校準及故障調修研究[J].儀器儀表標準化與計量，2020（4）：41-42.

[3]王穆涵，董國亁，李澤亭，等.數字多用表測量不確定度的評估[J].品牌與標準化，2023（S1）：79-83.

作者簡介

趙巍巍，碩士研究生，工程師，研究方向為計量測試。

（責任編輯：張瑞洋）