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デジタルマルチメータの真の実効値型と平均値応答型の違いは何ですか?

弊社の現在のディジタルマルチメーター(以下、DMM)はすべて真の実効値型DMMですが、過去には平均値応答型のDMMも販売させていただいておりました。真の実効値型のメリットを明確にするために、まず平均値応答型の特徴につきまして解説させていただきます。

<平均値応答型>
正弦波の測定のみに対応する方式です。精密整流回路により絶対値に変換し、平均値(フィルタによる)を求め、正弦波の波形率1.107を乗じて実効値を得ます。変換過程が単純なため確度が良いという特徴がありますが、入力信号は正弦波のみに限られ、他の波形では重大な誤差を生じてしまいます。
平均値応答型 → 971A,972A,E23XXA 等

<真の実効値型>
真の実効値型DMMであれば、正弦波だけに限らず、歪を含んだ波形や方形波、三角波等の実効値測定が可能です。
実効値の定義によれば、交流が供給する電力と同じ電力を供給する直流の大きさで表した値が実効値です。過去の真の実効値型DMMには、この実効値の定義に従い、熱電対を用いて入力交流波形と等価な熱起電力(直流電圧)を測定する方式を取っていたものもありましたが、現在の方式はダイオードを利用したアナログ方式や交流のサンプル値を利用したディジタル方式になっています。

実効値は瞬時値の二乗の和の平均値の平方根で求められます。

アナログ方式の真の実効値型DMMは、ダイオードの「電圧-電流特性」が二乗特性に良く似ている事を利用しています。これはダイオードを通した後、設定された積分時間で平均化し、その平方根を取る事で上記の式に相当する処理を実現しています。
また、ディジタル方式では、交流のサンプル値を取り、上記の定義式にしたがって計算し求めています。弊社の3458Aはアナログ方式、ディジタル方式の両方を備えています。
真の実効値応答型 → 34401A,3457A,3458A,3468A,3478A,3456A,973A,974A 等

但し真の実効値応答型といっても、どんな波形にも対応できるわけではありません。波形のピーク値と実効値の比であるクレストファクタ(波高率)が大きいと、測定は不可能になります。

34401A,3458A では < 5.0
3457A では < 3.5
973A/4A では < 3.0

と規定されています。確度の計算では、クレストファクタの値に対応した追加誤差を考慮しなければなりません。
また AC+DC波形の真の実効値の場合は、モードを AC+DCに設定し、 AC確度に追加誤差を加えなければなりません(3458Aの場合)。追加誤差についてはそれぞれの仕様を参照して下さい。
尚、34401Aの場合は AC+DCモードがないので、AC測定値、DC測定値をそれぞれ 2乗し、加算して平方根を取って下さい。