萬用表檢定裝置是一種用于精確校準和檢測數(shù)字萬用表、電流表、電壓表等儀表性能的標準設(shè)備，能夠輸出高精度、可調(diào)的直流/交流電壓、電流、電阻及頻率等信號，通過對比被測儀表與標準值的偏差，驗證其測量準確性，確保符合計量規(guī)范（如ISO/IEC 17025），廣泛應(yīng)用于計量院所、實驗室及工業(yè)質(zhì)檢環(huán)節(jié)，保障儀器數(shù)據(jù)的可靠性。

萬用表檢定裝置技術(shù)性能：

萬用表檢定裝置（也稱為多功能校準源、多產(chǎn)品校準器等）的核心原理是??精確產(chǎn)生并輸出一系列已知的標準電學參量（電壓、電流、電阻、電容、頻率等），并將其傳遞給被檢萬用表，同時將被檢萬用表的測量結(jié)果與裝置輸出的標準值進行比較，計算并判斷其誤差是否符合規(guī)程或規(guī)范要求。??

可以將原理分解為以下幾個關(guān)鍵部分：

??1、可編程高精度標準源：?? 這是裝置的核心。

??1）數(shù)字合成與轉(zhuǎn)換 (D/A)：?? 核心控制系統(tǒng)（通常是高性能微處理器/FPGA）接收用戶設(shè)置（例如，要輸出的 5.000 V DC電壓）。該指令通過數(shù)字算法處理，由高分辨率、高精度的??數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)?? 轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬電壓信號。

2）超穩(wěn)定基準源：?? DAC 的精度和穩(wěn)定性依賴于一個??超高精度、超低漂移的電壓參考源??（如齊納二極管基準、帶隙基準或約瑟夫森結(jié)陣列基準）。這個基準源是整個系統(tǒng)準確度的基石，其值必須極其穩(wěn)定（隨時間、溫度變化極小），并通過校準溯源到國家或國際標準。

3）精密放大與調(diào)節(jié)：?? DAC 輸出的初始電壓通常較小或需要驅(qū)動能力，需要經(jīng)過??精密低噪聲運算放大器??進行放大、緩沖和調(diào)節(jié)，使其達到所需的輸出范圍和驅(qū)動能力（如輸出10mA、20mA、10A電流）。

4）多參量產(chǎn)生：??

??直流電壓 (DCV)：?? 由 DAC 和放大電路直接產(chǎn)生。

??交流電壓 (ACV)：?? 通常有兩種方式：

??合成法：?? DAC 直接以高采樣率合成正弦波或其他波形。

??脈寬調(diào)制 (PWM)/濾波法：?? 產(chǎn)生高頻 PWM 波，經(jīng)過低通濾波器濾除高頻成分，得到純凈的低頻正弦波。

??直流電流 (DCC)：?? 將已知的標準電壓施加在一個??高精度、低溫漂的標準電阻 (電流分流器)?? 上，根據(jù)歐姆定律 (I = V/R)，產(chǎn)生精確的標準電流，或者由精密電壓-電流轉(zhuǎn)換電路直接產(chǎn)生。

??交流電流 (ACC)：?? 類似交流電壓的產(chǎn)生方法，再通過功率放大器驅(qū)動或電壓-電流轉(zhuǎn)換電路輸出電流。

??電阻 (Ω)：?? 由一組??精密線繞電阻器或薄膜電阻器陣列??構(gòu)成（通常通過繼電器矩陣切換）。裝置輸出的并不是主動信號，而是提供一個高精度、低溫度系數(shù)的標準電阻值供被檢萬用表測量。

??電容/電感 (C/L)：?? 類似電阻，提供標準電容/電感值或采用精密阻抗電橋原理進行測量式比較（高級裝置）。

??頻率/周期：?? 由高精度晶體振蕩器或更高級別的頻率基準（如原子鐘馴服的晶振）產(chǎn)生穩(wěn)定、準確的標準頻率信號。

??2、控制器與用戶界面：??

強大的微控制器或嵌入式計算機系統(tǒng)協(xié)調(diào)整個裝置的工作。

處理用戶指令（通過前面板按鍵、旋鈕、觸摸屏或計算機軟件）。

設(shè)置要輸出的參量類型、量程、點值。

控制量程切換、功能切換（內(nèi)部繼電器矩陣）。

管理自檢和校準過程。

提供顯示和人機交互。

??3、誤差測量與計算：??

裝置本身在輸出精確已知的標準值 Xs。

被檢萬用表測量該值并顯示一個讀數(shù) Xm。

兩者存在兩種誤差表示：

??絕對誤差：?? Δ = Xm - Xs

??相對誤差：?? γ = (Xm - Xs) / Xs * 100%

??自動化過程：?? 先進的檢定裝置通常通過 GPIB、USB、LAN 或 RS232 接口??自動讀取??被檢數(shù)字萬用表的測量結(jié)果 Xm。

??軟件計算：?? 裝置的控制軟件（或在連接的PC上運行的專用校準軟件）自動計算 Δ或 γ。

??比較判定：?? 軟件將計算出的誤差與萬用表相應(yīng)量程、點的??最大允許誤差??相比較。

??結(jié)果輸出：?? 生成校準記錄、證書或直接在裝置屏幕上顯示誤差是否合格。

?4、保障精確度的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)計：??

??高等級溯源：?? 裝置的輸出值必須經(jīng)過嚴格校準，最終溯源至國家計量院維護的基準。

??低噪聲與高穩(wěn)定性：?? 電路設(shè)計最大限度降低噪聲（熱噪聲、1/f噪聲等），所有關(guān)鍵元件（基準源、電阻、運放）都必須具有極低的溫度系數(shù)和長期漂移特性。

??線性度：?? 在整個輸出范圍內(nèi)，實際輸出與理想輸出的關(guān)系保持高度線性（非線性誤差極小）。

??低熱電勢：?? 切換開關(guān)、連接器、PCB走線材料（如覆銅殷鋼）的選擇與設(shè)計避免產(chǎn)生溫差電動勢（尤其在低電壓測量時至關(guān)重要）。

??良好的屏蔽與接地：?? 防止外部電磁干擾影響輸出精度和測量穩(wěn)定性。

??四線開爾文連接：?? 在測量電阻（或檢定電阻檔）時，必須使用四線制連接方式，以消除引線電阻引起的誤差。

??溫度控制與補償：?? 某些關(guān)鍵元件（如基準源）可能需要恒溫控制，或者內(nèi)部有精密溫度傳感器對輸出進行實時補償。