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Agilent 3458A 八位半万用表基准的改动与校准

时间:2012-10-09  来源:38hot  作者:lymex
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Agilent/HP 3458A是经典的8位半万用表,很多指标超高,比如无与伦比的转移特性和线性度(0.1ppm),前所未有的噪音特性(0.01ppm)。但也有不满意的地方,比如中长期的稳定性不太好,90天10V电压稳定性指标达到了4ppm,其典型的漂移曲线见图(出自Agilent 3458A校准手册)。从这个曲线也可以看出,基准LTZ1000A具有随时间下降的趋势。这个趋势无论在这里,还是在使用该基准的Wavetek 7000基准的说明中都有体现。反映在万用表中,这个趋势所引起的后果就是读数逐渐偏高。基准偏低1ppm,万用表的读数就偏高1ppm。

通过半年多的测试,也发现自己新出厂的3458A的基准大概变化了5ppm(读数偏大5ppm)。尽管1年的指标为8ppm,但其它一些8位半的万用表做的更好,比如Fluke 8508A和Wavetek 1281,为4ppm/年。
按照3458A内部采用的LTZ1000A基准的老化情况看,典型指标为1ppm/年,怎么就出现这么大的差距呢?



Wavetek对7000系列的指标,预测漂移也是负的。这里,0.8+0.7=1.5ppm就是稳定度,

图片:7001.gif


经过剖析基准电路和所采用的元件参数,发现了原因所在。原来是3458A在设计时为了能工作与恶劣环境,把内部基准的恒温温度设置的非常高,达到了90℃!
从3458A的使用手册可以看到,3458A可以工作在55℃的环境温度下。再加上机器内部的温升(13℃)、LTZ1000A的温升(12℃)和一定的余量,选择90℃就不足为奇了。

图片:基准温度.gif

对比右边的4910,最高工作温度低了15度,机内外温度差低了8度,余量减少了4度,LTZ内外差减少了7度,合计减少了34度,这样内部恒温温度就从90度降低到56度。

从P.J. Spreadbury的文章和后来Wavetek等公司对LTZ1000A的测试表明,温度每增高10℃,长期漂移变大一倍!
因此,理论上若能把温度降低30℃,那么稳定性就可以提高到8倍了(即长期漂移为原来的1/8)。
这样也很方便的解释了,为什么特性非常好的LTZ1000(年漂移<3ppm, 3σ),到了Agilent的手上,为什么变成了8ppm的年漂移了。
因此,只要把恒温温度降低到60℃,理论上就能够达到年漂移1ppm之内。另外,从LTZ1000A的手册上也可以看出,1ppm/a的指标漂移,是在65℃的温度之下得到的,也证实了这一论断。

另外,Fluke 8508A的长期漂移指标做的比较好,是因为用了Datron的原封不动的基准,不仅因为最高工作温度低(40℃,比3458A降低15℃),而且还因为基准是用的LTZ1000CH而不是LTZ1000ACH。这两个基准的差别是ACH的内部有绝热,因此温升有额外的10℃。这样算下来,8508A的内部基准就至少比3458A的降低25℃,因此老化指标能够降低过半也是可以理解的了。尽管3458A也有4ppm/年的高稳定基准选件,但那是经过长期的预先老化和筛选作为代价的。


上狗万类似的平台_狗万赢钱技巧_狗万垃圾平台与温度的关系

图片:Rtempr.gif


P.J. Spreadbury的测试分析

图片:temp1.gif

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