Agilent/HP 34五八A是經典的8位半萬用表,很多指標超高,比如無與倫比的轉移特性和線性度(0.1ppm),**的噪音特性(0.01ppm)。但也有不滿意的地方,比如中長期的穩定性不太好,90天10V電壓穩定性指標達到了4ppm,其典型的漂移曲線見圖(出自Agilent 34**校準手冊)。從這個曲線也可以看出,基準LTZ1000A具有隨時間下降的趨勢。這個趨勢無論在這里,還是在使用該基準的Wavetek 7000基準的說明中都有體現。反映在萬用表中,這個趨勢所引起的后果就是讀數逐漸偏高。基準偏低1ppm,萬用表的讀數就偏高1ppm。
通過半年多的測試,也發現自己新出廠的34**的基準大概變化了5ppm(讀數偏大5ppm)。盡管1年的指標為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**內部采用的LTZ1000A基準的老化情況看,典型指標為1ppm/年,怎么就出現這么大的差距呢?
Wavetek對7000系列的指標,預測漂移也是負的。這里,0.8+0.7=1.5ppm就是穩定度。
經過剖析基準電路和所采用的元件參數,發現了原因所在。原來是34**在設計時為了能工作與惡劣環境,把內部基準的恒溫溫度設置的非常高,達到了90℃!
從34**的使用手冊可以看到,34**可以工作在55℃的環境溫度下。再加上機器內部的溫升(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℃,理論上就能夠達到年漂移1ppm之內。另外,從LTZ1000A的手冊上也可以看出,1ppm/a的指標漂移,是在65℃的溫度之下得到的,也證實了這一論斷。
另外,Fluke 8508A的長期漂移指標做的比較好,是因為用了Datron的原封不動的基準,不僅因為**工作溫度低(40℃,比34**降低15℃),而且還因為基準是用的LTZ1000CH而不是LTZ1000ACH。這兩個基準的差別是ACH的內部有絕熱,因此溫升有額外的10℃。這樣算下來,8508A的內部基準就至少比34**的降低25℃,因此老化指標能夠降低過半也是可以理解的了。盡管34**也有4ppm/年的高穩定基準選件,但那是經過長期的預先老化和篩選作為代價的
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