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Agilent/HP 34五八A是經(jīng)典的8位半萬用表,很多指標(biāo)超高,比如無與倫比的轉(zhuǎn)移特性和線性度(0.1ppm),**的噪音特性(0.01ppm)。但也有不滿意的地方,比如中長期的穩(wěn)定性不太好,90天10V電壓穩(wěn)定性指標(biāo)達(dá)到了4ppm,其典型的漂移曲線見圖(出自Agilent 34**校準(zhǔn)手冊)。從這個(gè)曲線也可以看出,基準(zhǔn)LTZ1000A具有隨時(shí)間下降的趨勢。這個(gè)趨勢無論在這里,還是在使用該基準(zhǔn)的Wavetek 7000基準(zhǔn)的說明中都有體現(xiàn)。反映在萬用表中,這個(gè)趨勢所引起的后果就是讀數(shù)逐漸偏高。基準(zhǔn)偏低1ppm,萬用表的讀數(shù)就偏高1ppm。
通過半年多的測試,也發(fā)現(xiàn)自己新出廠的34**的基準(zhǔn)大概變化了5ppm(讀數(shù)偏大5ppm)。盡管1年的指標(biāo)為8ppm,但其它一些8位半的萬用表做的更好,比如Fluke 8508A和Wavetek 1281,為4ppm/年。
按照34**內(nèi)部采用的LTZ1000A基準(zhǔn)的老化情況看,典型指標(biāo)為1ppm/年,怎么就出現(xiàn)這么大的差距呢?
Wavetek對7000系列的指標(biāo),預(yù)測漂移也是負(fù)的。這里,0.8+0.7=1.5ppm就是穩(wěn)定度。
經(jīng)過剖析基準(zhǔn)電路和所采用的元件參數(shù),發(fā)現(xiàn)了原因所在。原來是34**在設(shè)計(jì)時(shí)為了能工作與惡劣環(huán)境,把內(nèi)部基準(zhǔn)的恒溫溫度設(shè)置的非常高,達(dá)到了90℃!
從34**的使用手冊可以看到,34**可以工作在55℃的環(huán)境溫度下。再加上機(jī)器內(nèi)部的溫升(13℃)、LTZ1000A的溫升(10℃)和一定的余量,選擇90℃就不足為奇了。
然而,從P.J. Spreadbury的文章和后來Wavetek等公司對LTZ1000A的測試表明,溫度每增高10℃,長期漂移變大一倍!
因此,若能把溫度降低30℃,那么穩(wěn)定性就可以提高到8倍了(即長期漂移為原來的1/8)。
這樣也很方便的解釋了,為什么特性非常好的LTZ1000(年漂移<3ppm, 3σ),到了Agilent的手上,為什么變成了8ppm的年漂移了。
因此,只要把恒溫溫度降低到60℃,理論上就能夠達(dá)到年漂移1ppm之內(nèi)。另外,從LTZ1000A的手冊上也可以看出,1ppm/a的指標(biāo)漂移,是在65℃的溫度之下得到的,也證實(shí)了這一論斷。
另外,F(xiàn)luke 8508A的長期漂移指標(biāo)做的比較好,是因?yàn)橛昧薉atron的原封不動(dòng)的基準(zhǔn),不僅因?yàn)?*工作溫度低(40℃,比34**降低15℃),而且還因?yàn)榛鶞?zhǔn)是用的LTZ1000CH而不是LTZ1000ACH。這兩個(gè)基準(zhǔn)的差別是ACH的內(nèi)部有絕熱,因此溫升有額外的10℃。這樣算下來,8508A的內(nèi)部基準(zhǔn)就至少比34**的降低25℃,因此老化指標(biāo)能夠降低過半也是可以理解的了。盡管34**也有4ppm/年的高穩(wěn)定基準(zhǔn)選件,但那是經(jīng)過長期的預(yù)先老化和篩選作為代價(jià)的
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