标准信号源(仪表维护必备的五大工具)

作为一名专业的仪表人，我们都应该有哪些工具呢？

top1：万用表

万用表：基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。

分类：

测直流电流原理： 如图1a所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。

测直流电压原理： 如图1b所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。

测交流电压原理： 如图1c所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与直流电压量程相似。

测电阻原理： 如图1d所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的量程。

测量范围

• 直流电压：分5档—0-6v；0-30v；0-150v；0-300v；0-600v。
• 交流电压：分5档—0-6v；0-30v；0-150v；0-300v；0-600v。
• 直流电流：分3档—0-3ma；0-30ma；0-300ma。
• 电阻：分5档—r*1；r*10；r*100；r*1k；r*10k。

主要功能

基本功能是测量：电阻 交直流电压 交直流电流 通断；扩充：电容 电感 二极管 三极管。万用表具有用途多，量程广，使用方便等优点，是电子测量中最常用的工具。它可以用来测量电阻，交直流电压和直流电压。有的万用表还可以测量晶体管的主要参数及电容器的电容量等。掌握万用表的使用方是电子技术的一项基本技能。

使用方法

红表笔插"＋"端，黑表笔插"－COM "端。

(1) 交流电压测量：开关旋至AC V 档，选择合适档位。

(2) 电阻测量：开关旋至 W 档，选择适当量程的电阻档位。红黑表笔分别接被测电阻的两端，测在线电阻时，线路应切断电源，与电阻所连的电容应放电。

(3) 三极管测量：开关旋至ｈFE档，将三极管插入测量孔。

(4) 直流电流测量：将开关旋至 DCma 档，选择合适档位。

(5) 直流电压测量：开关旋至DC V档，选择合适档位。

使用注意事项

在使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时 ，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上(具体操作方法见万用表的常规检查部分内容)。

2、万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。

3、万用表在使用过程中不要碰撞硬物或跌落到地面上。

4、万用表在使用过程中不要靠近强磁场，以免测量结果不准确。

5、在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。

6、在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电时，更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。

7、万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大档。如果长期不使用，还应将万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其它器件。

维修经验

Fluke117C维护经验：只要U1的工作电压不满足，万用表绝对不能开机，2.4V， 3V 5V， 而U1和U2电源来自U3，U3坏掉，整个仪表不能通电，所以一般掌握这个技巧，对于这种智能万用表，电路简化来说，比较好修。但是一般如果U1工作条件满足的话万用表是可以开机的，但如果功能部分出现问题，问题还是在U1集成块上面。我的维修思路就是，功能部分的故障查U1，显示部分的故障查U2。

top2：示波器

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

分类

按照结构和性能不同分类：

• 普通示波器。电路结构简单，频带较窄，扫描线性差，仅用于观察波形。
• 多用示波器。频带较宽，扫描线性好，能对直流、低频、高频、超高频信号和脉冲信号进行定量测试。借助幅度校准器和时间校准器，测量的准确度可达±5%。
• 多线示波器。采用多束示波管，能在荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形，没有时差，时序关系准确。
• 多踪示波器。具有电子开关和门控电路的结构，可在单束示波管的荧光屏上同时显示两个以上同频信号的波形。但存在时差，时序关系不准确。
• 取样示波器。采用取样技术将高频信号转换成模拟低频信号进行显示，有效频带可达GHz级。
• 记忆示波器。采用存储示波管或数字存储技术，将单次电信号瞬变过程、非周期现象和超低频信号长时间保留在示波管的荧光屏上或存储在电路中，以供重复测试。
• 数字示波器。内部带有微处理器，外部装有数字显示器，有的产品在示波管荧光屏上既可显示波形，又可显示字符。被测信号经模一数变换器（A/D变换器）送入数据存储器，通过键盘操作，可对捕获的波形参数的数据，进行加、减、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的运算，并显示出答案数字。

主要功能

用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。

使用方法

步骤一：选择Y轴耦合方式。根据被测电信号频率，将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC；

步骤二：选择Y轴灵敏度。根据被测电信号的峰峰值，将Y轴灵敏度选择“V/div”开关置于适当档级(在实际使用过程中，若无需读取被测电压值，则只需适当调节Y轴灵敏度微调旋钮，使得屏幕上显示所需高度波形即可)；

步骤三：选择触发信号来源与极性。通常将触发信号极性开关置于“+”或“-”档位上；

步骤四：选择扫描速度。根据被测信号周期，将将X轴扫描速度“t/div”开关置于适当档级(在实际使用过程中，若无需读取被测时间值，则只需适当调节扫描速度“t/div”微调旋钮，使得屏幕上显示所需周期数波形即可；

步骤五：输入被测信号。被测信号由探头衰减后通过Y轴输入端输入示波器。

使用注意事项

• 首先是带宽，这个通常会在探头上写明，多少MHz。如果探头的带宽不够，示波器的带宽再高也是无用，瓶颈效应。
• 另外就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容，有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话，测量到的波形将会变形。
• 另外就是示波器上还有一个选择量程的小开关：X10和X1。当选择X1档时，信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此，当使用示波器的X10档时，应该将示波器上的读数扩大10倍(有些示波器，在示波器端可选择X10档，以配合探头使用，这样在示波器端也设置为X10档后，直接读数即可)。当我们要测量较高电压时，就可以利用探头的X10档功能，将较高电压衰减后进入示波器。另外，X10档的输入阻抗比X1档要高得多，所以在测试驱动能力较弱的信号波形时，把探头打到X10档可更好的测量。但要注意，在不确信号电压高低时，也应当先用X10档测一下，确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量。
• 示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠的接了地(被测系统的地，非真正的大地)，不然测量时，就会看到一个很大的50Hz的信号，这是因为示波器的地线没连好，而感应到空间中的50Hz工频市电而产生的。如果你发现示波器上出现了一个幅度很强的50Hz信号(我国市电频率为50Hz，国外有60Hz的)，这时你就要注意下看是否是探头的地线没连好。由于示波器探头经常使用，可能会导致地线断路。

top3：手操器

HART（Highway Addressable Remote Transducer），可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国RoseMount公司推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。HART手操器是把多功能校验仪的传统功能和HART通讯功能结合在一起，既能完成包括电压，电流，热电偶，热电阻，频率，电阻，压力在内的常规校验，又能用来与所有流行HART智能变送器直接通信，作为一台多功能手操器使用，用于维护和诊断HART仪表。使用它几乎可用来完成所有的现场仪表检修调试工作，包括故障诊断，日常检修，开车调试，校准等。

主要功能

• 输出/模拟电压，电流，热电偶，热电阻，频率和电阻，压力信号，以校准变送器；
• 双通道显示，可同时测量和发送两种不同类型的信号，一台机器就可以完成故障诊断和校准；
• 可以迅速完成电压/电流/温度/压力的一点或二点限位开关的校准；
• 外配TN系列35种压力模块，可以扩展压力功能，构成完整的压力检测系统；
• 内置HART通信功能，支持流行的HART变送器，支持通用指令，一般指令，特殊指令，易于升级；
• 可与任何新公布的HART协议兼容，作为一个可针对所有流行的智能变送器使用的万能手操器；
• 可直接从HART仪表处获得类型，制造商，型号；
• 测量输出电流的同时，可以阅读HART一级变量PV和智能变送器的数字输出信号；
• 针对所选设备，可以自动进行HART传感器调整和输出调整；
• 通过读写HART配置，可以调整量程，斜坡和其他一级配置；
• 进行自动HART传感器往复测试和输出往复测试以及校前/校后测试；
• 通过读写HART标识（HART tag）和信息域（message fields）重新标识变送器；
• 通过读入和存储基本HART配置，与其他变送器相兼容；
• 进行环路测试，同时读出模拟和数字电流；
• 记录并存档校准结果，传送校准结果到PC机，无需手工抄写数据，与流行的仪器管理软件兼容；
• 可对HART智能设备进行生产测试、诊断及检验等；
• 可对HART智能设备在现场运行中组态、标定、诊断、维护、监视等；
• 获取现场HART仪表的生产厂商信息；
• 了解HART仪表的工作状态及故障信息；
• 读取仪表的输出电流和过程变量；
• 获取有关传感器的参数及输出值；

维护经验

• 开不开机
• 在使用过程中如果出现开不了机，即无法启动现场通讯器， 首先检查电池。如若电池有电还是启动不了，则有可能是现场 通讯器的开关键已损坏。（注意：在使用过程当中请不要用坚 硬的东西去触碰现场通讯器的按键贴膜，以免造成损坏。）
• 通讯不上或通讯中断
• 1. 若出现通讯不上，首先检查HART回路中现场设备的电流 和电压。几乎所有的现场设备都至少需要4mA和12VDC以维 持正常运行。
• 2. 检查回路中的阻抗，看回路中是否接入了250欧姆的外部 阻抗。接入250欧姆电阻，将引线接入250欧姆电阻的两端。 再查看通讯是否正常。
• 3. 检查接线端子和HART通讯线缆是否损坏。
• 4. HART通讯受到控制系统的干扰。此时停止控制系统中的 HART通讯，确认现场设备和通讯器之间的通讯。

top4：信号发生器

信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。信号发生器又称信号源或振荡器，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

主要功能

信号发生器所产生的信号在电路中常常用来代替前端电路的实际信号，为后端电路提供一个理想信号。由于信号源信号的特征参数均可人为设定，所以可以方便地模拟各种情况下不同特性的信号，对于产品研发和电路实验特别有用。在电路测试中，我们可以通过测量、对比输入和输出信号，来判断信号处理电路的功能和特性是否达到设计要求。

信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

维护经验

• 仪器应该接地良好：使用信号源附带的标准3芯交流电源线; 静电会导致仪器的损坏以及使用者受到伤害。
• 请阅读警示标识和指标数据：不要超过指标数据的数值，或者信号源上黄色警示标识上的数值;请参考手册有关稳定时间，仪器校准等信息。
• 避免信号源过载：避免由于信号源输出电平设置导致的前端损坏。
• 保护射频接头：不要混淆50和75欧姆的接头和电缆。
• 正确维护射频电缆和接头
• 避免重复弯曲电缆，弯折角度过大会导致电缆立即损坏;使用接头之前要检查，以发现污垢，划痕以及其他磨损痕迹。一个坏接头会立即损害与之现连的好接头;为避免接触不良以及损坏，请清洁接头上的污垢。
• 注意静电防护：静电会损坏电子元件。
• 适当的通风以及湿度：定期检查和清洁仪器冷却排风口。
• 正确搬运仪器
• 运输时使用适当的包装：不要使用苯乙烯小球做为包装材料。它不能充分保护仪器，并会产生静电导致仪器损坏。

top5：多功能校验仪

多功能校验仪是一种集数显式电压、电流、频率标准信号源、Pt100铂电阻温度模拟标准信号源、数字式电压、电流、频率测量功能于一体的高精度、高分辨率、多用途的自动化仪表校准仪器。

主要功能

多功能校验仪可校验以下各类仪表：以模拟量输入输出的传感器、变送器、调节器、记录仪、智能流量积算仪、电/气执行器等常规的工业自动化仪表。还可以用于校验和整定计算机一系列接口板卡，如电阻板、A/D板、D/A板等。

维护经验

• 校验仪贯彻“专人负责、预防为主、经常保养，及时检修"的原则。校验仪的维护、保养、调试、小修是实验员的职责。
• 日常保养：是指按校验仪的操作与管理规程所进行的例行保养。主要项目包括对仪器的外部清洁、润滑、紧固和外观检查等。
• 一级保养：此项目是由设备的外部进入到设备的内部（全局性的清洁、润滑和紧固），它主要包括对一般性可解体（如拆外壳）保养的校验仪作局部解体检查和调整，对整个校验仪的通电试运行或驱潮等内容。
• 二级保养：此项目主要是指对校验仪的内部保养，它主要包括对一般性可解体的仪器的主要部件所要进行的解体或不解体检查、调整，更换易损零部件，同时，还包括对成套校验仪中所有配套元器件的重新清点组合，更换其中的易损零部件。另外，还包括对各类使用时间较长（三年以上）的校验仪进行精度检查、校正和定标等工作。使校验仪经常处于整洁、润滑、安全和可用的技术状态。
• 在不影响工作前的提下，必须定期对自己所管理的校验仪进行保养维护。除日常保养外，每月应进行一次对主要仪器的一级保养。对清洁度和温、湿度要求较严的仪器（含特殊药品、动植物标本等），除日常保养外，应经常检查这些设备使用和存放环境的状况。防尘、调温、去湿、防腐蚀、防虫、防震等。每学年结束前，结合对校验仪的盘查工作，分重点地对各类仪器、材料进行一次一级或保养。
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