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请收藏!实验室最常用的3大仪器选型技巧

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大家好,今天给大家介绍,下方附有本文涉及的全部资料和源代码的获取方式,可进群免费领取。


首先,分享关于仪器的选型3个技巧,也是能够确定选型范围的:

技巧一:需求评估-应用与行业-确定类型

不论是示波器,可调电源、万用表,还是其他仪器,我们要明确自己的需求,比如是用于学术研究、电子设计、调试维修还是其他行业应用?是否有模块化、便携、支持电池等特殊需求?能否接受虚拟仪器?

技巧二:价格和预算

电子仪器的价格范围很大,根据实际需求和预算,选择能够满足要求的即可。同时,要考虑性价比,不一定选择最贵的或最便宜的,而是选择性能和价格之间适合的平衡点。

技巧三:对品牌信誉与售后的依赖

综合考虑自身环境对品牌信誉与售后的依赖度,可调电源等仪器仪表,厂家是非常重要的选型因素,选择知名品牌的仪器,可以获得更可靠的质量和更完善的售后服务,但同时也对应着成本的大幅度提升。可以参考其他用户的评价和建议,了解品牌的信誉和售后支持。

综合以上三点,即可确定主体选型范围与形态,这3个技巧是通用的,不管放在什么仪器上都是可用的。

01可调电源

在我们选择一款可调电源时,需要综合考虑以下10个参数指标:

1)输出电压和电流

考虑你的设备或系统需要的最大和最小电压、电流需求。这决定了你需要找一个什么样输出范围的可调电源。对于大多数电子设备来说,都有一定的工作电压范围,如5V、12V、24V等,如果超出这个范围就可能会导致设备无法正常工作,甚至损坏设备。通过可调电源,您可以确保电源的输出电压在设备的工作电压范围内,满足设备的电力需求。输出电流反映了电源提供电能的能力。电流越大,表示电源提供电能的速度也就越快。许多设备在工作过程中都会有最大的电流需求。如果电源不能提供足够的电流,设备可能无法工作,如果电源的电流过大,也可能损坏设备。可调电源允许你按照设备的需求调整电流大小,以匹配设备的电力需求。

2)恒压/恒流模式

可调电源,通常有两种工作模式:恒压模式和恒流模式,

1.恒压模式:在恒压模式下,电源将保证其输出电压稳定在设定的值,而输出电流则取决于负载。如果负载电阻改变,那么电源会调整输出电流以保持电压恒定。这种模式主要用于那些对电压稳定性要求高的设备和应用场景,如电脑,电视等。

2.恒流模式:在恒流模式下,电源将保证其输出电流稳定在设定的值,而输出电压则随负载变化。如果负载电阻改变,那么电源会调整输出电压以保持电流恒定。这种模式主要用于那些对电流稳定性要求高的设备和应用场景,如充电设备,LED灯等。

这两种模式通常在一个电源设备中结合使用。例如,电源可能首先在恒压模式下运行,当负载导致电流达到设定的最大值时,电源切换到恒流模式,以此来防止电流过大导致的设备损伤。这种模式也被称为CC-CV模式,广泛应用于电池充电中,为电池提供快速而又安全的充电。

3)多通道-串并联

考虑自身是否需要扩流或升压,对应选择需要支持多通道串并联的产品即可。

4)稳定性和精度

稳定的电压和电流输出对于许多应用来说都非常重要,因此输出的稳定性和精度是挑选可调电源的关键因素之一。电源的精度决定了其输出的稳定性。如果电源的精度较高,即输出的电压或电流与设定值的偏差较小,那么所供电设备的工作也就更加稳定。精度较低的电源可能导致输出电压或电流波动较大,可能会影响设备的工作,尤其是对于需要稳定电源的敏感设备,如实验室仪器、通信设备等。

5)调节速度

这指的是电源对于负载变化的响应速度。一个优秀的可调电源不仅能在预定值上快速稳定,还需要在负载或电源变化时能快速恢复至预定值。在一些应用中,设备可能需要即时响应不同负载需求。如果可调电源的调节速度较慢,会导致输出电压或电流不能迅速稳定,从而影响设备的工作。

6)噪音和纹波

噪音和纹波可以影响电源的输出质量。过高的噪声和纹波可能导致电子设备工作不稳定,甚至可能会损坏敏感的电子设备。电源都是有噪声或纹波的,噪声主要由电源内部的电路和元件引起,可能来自于交流主电源、开关元件的切换、放大器的不稳定性等。纹波通常由电源内部的开关元件导致的瞬态响应引起,特别是当电源内部的开关频率接近输出电压或电流的工作频率时,纹波的影响尤为显著。大的纹波和噪声可能会通过电源输出传导到其他设备或电路中,引入额外的干扰信号。这可能会干扰其他设备的正常运行或影响信号质量,特别是在对于需要高信噪比和低噪声环境的应用中,如通信系统、音频设备等。

7)强度和耐用性

电源可能在各种环境和条件下使用,包括温度、湿度和尘土等,因此需要选择一个能够抵抗这些环境因素的电源。

8)扩展性和多通道输出

可能需要电源同时驱动多个设备,因此可能需要考虑具有多通道输出的电源。另外一些电源也提供扩展模块,以扩展其输出能力。

9)操作性和用户界面

方便的操作性和用户友好的界面也是需要考虑的因素之一。良好的界面可以简化设定和调整的过程,提高工作效率。

10)安全性

一定选择具有过压、过流、过热等保护机制的电源。一个良好的保护机制能防止由于意外情况对电源和负载设备造成损伤。

02示波器

在我们选择一款示波器时,需要综合考虑以下因素:

1)带宽和采样率

根据应用需求选择合适的带宽和采样率。带宽表示示波器能够准确捕捉的信号频率范围,采样率表示示波器每秒所能采集的样本数。根据待测信号频率的最大值和捕捉信号细节的要求,选择带宽和采样率。

2)垂直灵敏度和量程

垂直灵敏度表示示波器能够准确测量的最小电压变化,量程表示示波器可以测量的最大电压值。根据待测信号的幅度范围和要求,选择适当的垂直灵敏度和量程。

3)存储深度和内存容量

存储深度表示示波器可以捕捉的波形点数,内存容量表示示波器可以存储的波形数据量。根据需要捕捉的波形长度和细节,选择适当的存储深度和内存容量。

4)触发功能

触发功能可以帮助用户捕捉特定事件的波形。根据需要捕捉的事件类型和触发条件,选择具有适当触发功能的示波器,如边沿触发、脉冲触发等。一些高级示波器能够支持特殊的触发方式,如窗口触发,毛刺触发、超时触发等等。

5)接口和功能

根据需要选择适当的接口和功能,如USB接口、网络连接、外部触发、自动测量、射频分析等。另外,还可以考虑示波器的自动测量功能、波形分析功能、存储和导出数据的能力等。

6)时钟与同步

时钟与同步接口能够实现多个示波器的同步触发,时钟同源等操作。

7)采样率与存储深度

前文已单独提到采样率与存储深度并进行了一些介绍,这里再次提及是要说明-采样率和存储深度两个参数共同决定了它能够捕捉和保存的信号细节。更高的采样率和存储深度通常意味着更准确和详细的波形记录。一些示波器配置不同的采样时间会导致采样率自动变化,或存在不可手动调节的可能。

8)Auto/自动测试

自动测量是对新手非常友好的一个功能,对于刚入门的工程师能够减少很多配置的流程;

9)附加功能

是否需要附加信号源功能?是否需要逻辑分析仪功能?

10)测试功能/特殊测试功能/光标/参考/运算

①测试功能可提升用户的读数效率

②特殊测试与运算功能,如一些示波器可以支持FFT,加减乘除,积分微分平方根,对数插值平均等等

③光标配合测量,能够更好的标记数据

④参考,参考功能可记录单个或多个历史波形,进行对比,也能够弥补通道数不足的问题

11)通道数、探头和接口兼容性

选型时需仔细确认接口输入范围,确保所选示波器的接口和探头与你将要测量的设备和信号兼容。举例如果电压输入范围不够,考虑配高压探头;

接口是存在兼容性的,购买示波器时需仔细确认未来自身的测试需求,都能够配到需要的探头或其它配件。

12)精度、垂直/水平分辨率

①精度,与ADC类同,精度越高获取的图像越精细;

②垂直分辨率,垂直分辨率决定了示波器能够准确显示小信号的能力。通常以位数表示,例如8位或12位。较高的垂直分辨率意味着示波器可以显示更小的电压变化。

③水平时间基准:水平时间基准决定了示波器能够捕捉和显示的时间范围。它通常以时间/分间隔或采样速率(样本/秒)表示。

13)显示屏质量、尺寸、支持触摸、波形刷新率

质量与尺寸决定使用寿命,是否便于观测,以及特殊光照下的显示能力;

触摸可提升使用便捷度

波形刷新率可能抓取到更细节的信号跳变

03万用表

在我们选择一款万用表时,需要综合考虑以下因素:

1)测量范围和精度、测试方式

万用表应该能够满足你需要测量的各种参数(电压、电流、电阻、频率等)的范围。确保选择的万用表具备足够宽广的测量范围,以适应你常见的测量需求。这是万用表的主要技术指标之一。

测量范围应涵盖你可能遇到的最大最小值,而精度决定了测量结果的可靠程度。需要注意的是,精度通常随着测量范围的增加而降低。

标准万用表只能测量纯正弦波的有效值,而真有效值万用表可以测量各种波形的有效值,包括正弦波、方波、锯齿波和其他复杂波形。如果你工作与非线性负载或变频器等复杂设备的电路,那么真有效值测量功能就非常有用。

2)测量功能

万用表通常可以测量电压、电流、电阻和连续性。然而,更高级的模型可能还包括了电容、频率、温度、导通和二极管测试等功能。因此根据你的具体需求,选择具有适当测量功能的万用表是非常重要的。

3)分辨率

分辨率决定了万用表能够显示的最小单位。选择具有高分辨率的万用表可以提供更精确的测量结果,尤其对于小信号测量和细微变化的检测更为重要。

4)准确度

准确度指的是万用表的测量结果与实际值之间的偏差。更高的准确度意味着更可靠的测量结果。重要的是要查看制造商提供的准确度规范,并确保它们满足你的测量要求。

5)快速性能

有些万用表提供快速的测量响应时间,适用于需要进行高速测量的应用。对于需要频繁进行测量的情况,快速的响应时间是重要的考虑因素。

6)阻抗

不同的测量任务可能需要不同的输入阻抗设置。一些万用表具有可调的输入阻抗,以适应不同的测量条件。

7)防护等级和安全认证

万用表通常会进行电气和安全测试,并获得相应的认证。确保所购买的万用表具备适当的安全认证,以确保在使用过程中的安全性和可靠性。

8)附加功能

一些万用表可能提供额外的功能,如数据记录、峰值保持、温度测量等。考虑你的具体应用需求,并确定是否需要这些附加功能。

9)用户界面和操作性

选择一个易于使用的用户界面和简单的操作方式,可以提高工作效率和减少误操作的风险。

10)便携式-低功耗设计

①便携式万用表需要一个良好的低功耗设计;

②便携式万用表在电池电量不足时,测量不能发生偏差;

③一定要支持自动关机

11)便携式-尺寸与重量、可靠性与耐用、显示

便携式万用表应该小巧轻便,便于携带和存放。考虑你提供服务的场合,选择一个适合你需求的大小和重量。万用表被用在各种环境中,设备的耐用性是必须要考虑的。选择防震、防滑、防爆等功能的设备可以提供额外的安全保护。选择一个有背光、制作精良且屏幕足够大的显示器,以便在各种光线环境下都易于读数。

12)台式-外部接口

许多台式万用表提供数据接口,如GPIB、USB、RS232等,可以方便地连接到计算机进行自动化测量和数据收集。一些设备还可以通过软件进行远程控制,这对于自动测试系统是非常有用的。

13)台式-长时间测量稳定性

如果你计划进行较长时间的连续测量或监控,比如说高低温测试监控等等。需要综合考虑稳定性与厂家,或尝长时间数据记录功能等

14)台式-机柜安装/扩展性

考虑是否有上机柜的要求,另外高端的台式万用表通常提供一些可选的扩展功能,如增加更多的通道、添加功能模块等。