如下表所示是各位數萬用表常用應用方向,當五位或者六位萬用表的分辨力跟精度不夠的時候,我們就需要七位半甚至八位半萬用表。
一、鋰電池OCV測試
隨著鋰電池生產工藝的持續精進,電池生產企業對電芯一致性測試(OCV測試)的精度要求愈發嚴苛,誤差范圍已收緊至±0.1mV以內。在此背景下,我們有必要對六位半萬用表與七位半萬用表能否滿足這一高標準進行一番探究。以鋰離子電池為例,其充滿電時的電壓通常處于4.2V至4.4V區間。為便于計算,我們暫取5V作為參考值。以六位半萬用表為例,其10V檔位的年精度規格為±(讀數×0.0035%+量程×0.0005%)。基于此參數,當該萬用表讀數為5V時,其誤差范圍計算如下:
±(5×0.0035%+10×0.0005%)=
±(0.175mV+0.05mV)=±0.225mV。由此可見,六位半萬用表在5V讀數下的誤差范圍已超出新工藝下電芯OCV測試所要求的±0.1mV閾值,難以滿足當前的測試精度需求。再來看七位半萬用表,以AMC93200臺式七位半數字多用表為例,計算5V時的誤差范圍。萬用表10V檔的年精度為±(讀數0.0014%+量程0.0002%),5V時的誤差范圍為:
±(5*0.0014%+10*0.0002%)=
±(0.07mV+0.02mV)=±0.09mV。滿足測試精度要求。在OCV(開路電壓)測試中,靜置時間是指電池在充放電或負載變化后,完全斷開外部電路并保持零電流狀態,等待其電壓穩定至真實開路電壓所需的最小時間。但是萬用表的分辨力和精度限制了最小靜置時間,根據下表可以看到七位半萬用表的靜置時間遠小于六位半萬用表但是他的精度。
根據以上條件,我們可以的得知六位半萬用表無法當前的測試精度需求,同時七位半萬用表更優的最少靜置時間T,以及八位半萬用表的精度遠超過需求但是卻需要五倍以上的成本,考慮到性價比,所以選擇七位半萬用表來完成測試。
二、精度溫度傳感器測試
PT100作為0℃時阻值為100歐姆的鉑電阻溫度傳感器,憑借其高精度特性,成為工業領域應用最為廣泛的溫度傳感器之一。在0℃條件下,某廠家生產的工業用PT100存在±0.066℃的固有誤差。若您的應用場景對0℃時的溫度測量精度要求在±0.1℃以內,該型號PT100可滿足需求。然而,當精度需求提升至±0.02℃時,建議選用二等及以上等級的PT100傳感器。例如,某型號PT100在0℃時的誤差范圍縮小至±0.012℃,結合萬用表的測量精度,可有效滿足高精度測試要求。如何估算萬用表測量PT100鉑電阻時引入的溫度誤差范圍?根據PT100鉑電阻的標準參數,其溫度系數α值為+0.00392Ω/Ω/℃。通過萬用表的四線電阻測量功能,可測得PT100的實時電阻值R,并基于公式R=R?(1+αT)計算對應溫度T。結合萬用表在100Ω量程下的測量精度,可推導出溫度測量誤差范圍(具體計算結果詳見下表)
通過上表數據可知,不同精度萬用表在測量PT100鉑電阻時,0℃溫度誤差存在顯著差異(此處分析不含PT100自身誤差)。具體來看,六位半萬用表測量時,0℃溫度誤差為±0.054℃。若結合工業級PT100自身±0.066℃的誤差,總誤差將達到±0.085℃。而采用七位半萬用表搭配相同PT100進行測量,總誤差可控制在±0.071℃;若七位半萬用表搭配二等標準鉑電阻,總誤差則進一步降低至±0.028℃。而八位及以上萬用表配合二等鉑電阻時,誤差可縮小至±0.012℃。需要強調的是,盡管電阻溫度檢測器(RTD)的線性度表現良好,但在利用萬用表進行溫度測量時,仍需借助更為精準的曲線擬合技術,才能將測得的電阻值準確轉換為溫度值。Callendar - Van Dusen方程雖曾長期用于RTD曲線的粗略估算,但如今已被更為精確的20次多項式所取代。因此,若想直接獲取精確的溫度值,萬用表必須具備PT100的溫度測量功能。根據上面數據我們可以得出結論,因為工業用鉑電阻0℃的誤差為±0.066℃,七位半萬用表比較合適。同時二等標準鉑電阻0℃的誤差為±0.012℃,需要八位萬用表,但在預算有限或±0.028℃的誤差已能滿足實際需求的情況下,七位半萬用表無疑更具性價比。
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