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Auswahl des Multimeterkalibrators | Digitalmultimeter
Sehen Sie sich die Schritte zur Kalibrierung eines digitalen Multimeters sowie Links zu 5 kostenlosen ähnlichen Lernmaterialien, darunter Videos, Webinare und Artikel, an.
In diesem Artikel erfahren Sie:
- Warum werden Digitalmultimeter kalibriert?
- Wie häufig muss die Kalibrierung erfolgen?
- Auswahl des passenden Multimeterkalibrators
- Kalibrierabläufe
- Kalibrierverfahren – Schritt für Schritt erklärt
- Was steht auf dem Kalibrierzertifikat für Digitalmultimeter
- Links zu weiteren Informationen zum Thema Kalibrierung von Digitalmultimetern
Warum werden Digitalmultimeter kalibriert?
Digitalmultimeter (DMM) gehören zu den weltweit am häufigsten genutzten Messgeräten. Messungen und Prozesse in der erforderlichen Qualität hängen vom kontinuierlichen, einwandfreien Betrieb der Digitalmultimeter ab. Zeit, Umgebung und mechanische Einwirkung durch Gebrauch (oder Missbrauch) verändern jedoch die Eigenschaften eines Digitalmultimeters. Daher müssen Digitalmultimeter in regelmäßigen Abständen kalibriert bzw. deren Betriebseigenschaften überprüft werden.
Die Kalibrierung sorgt dafür, dass die Betriebseigenschaften und Messunsicherheiten des Multimeters die erforderlichen Spezifikationen erfüllen. Die Spezifikationen können die vom Hersteller des Multimeters veröffentlichten Daten sein oder sie können auf der Grundlage der Bedürfnisse einer Organisation angepasst werden. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Funktionen ein Multimeter hat und desto geringer die Messunsicherheit ist, desto komplexer sind die Spezifikationen.
Wie häufig sollten Sie Digitalmultimeter kalibrieren?
Das am häufigsten genutzte Kalibrierintervall beträgt ein Jahr. Einige Spezifikationen können ein anderes Kalibrierintervall bzw. andere Abstände zwischen den Kalibrierungen erfordern. Die Abstände zwischen den Kalibrierungen können sich auch je nach Zeit, Umgebung und Anwendung ändern.
Auswahl des passenden Multimeterkalibrators
Bei der Auswahl des Kalibrators für die Kalibrierung von Multimetern sollten Sie diese Kriterien berücksichtigen:
- Die Unsicherheit des Kalibrators sollte mindestens drei- bis viermal geringer als jene des zu prüfenden Multimeters sein.
- Der Kalibrator muss über entsprechende Funktionen, verfügen, um die Multimeter in ihrem Funktionsumfang kalibrieren zu können. Digitalmultimeter haben mindestens fünf Messfunktionen mit jeweils mehreren Messbereichen; mithilfe der Kalibrierung muss nachgewiesen werden, dass alle Messfunktionen des DMM in vollem Umfang nutzbar sind.
Fluke Calibration veröffentlicht eine Vielzahl von Materialien, die Ihnen bei der Auswahl des besten Kalibrators für Ihre Aufgaben helfen sollen. Die elektrische Workloadmatrix für Kalibratoren listet die Funktionen, Messunsicherheiten und den Aufgabenbereich für jeden elektrischen Kalibrator von Fluke Calibration auf.
Geeignete Verfahren zur Kalibrierung von Digitalmultimetern finden
Oft empfiehlt das Handbuch zum jeweiligen Digitalmultimeter Funktionen und Mindestspezifikationen, die für deren ordnungsgemäße Kalibrierung erforderlich sind. Der Hersteller des Digitalmultimeters sollte zudem alle Prüfpunkte und die Gut/Schlecht-Kriterien auf der Grundlage ihrer Spezifikation angeben.
Es existieren von anerkannten Organisationen veröffentlichte Leitfäden, die empfohlene Praktiken zur Kalibrierung digitaler Multimeter und anderer Instrumente erläutern. Beispiel: EURAMET cg-15: Die Richtlinien für die Kalibrierung von Digitalmultimetern enthalten grundsätzliche Informationen zu Terminologie, Verfahren, Messunsicherheit und Kalibrierzertifikaten.
Kalibrierabläufe
Entsprechend dem Kalibrierstatus des DMM im Auslieferungszustand und den Anforderungen des Kunden sind drei unterschiedliche Kalibrierabläufe möglich. Der dritte ist der am häufigsten vorkommende und für den Kunden nützlichste Kalibrierablauf.
- Nur Kalibrierung (keine Justierungen)
- Zuerst Justierung, Kalibrierung nach der Justierung (Zustand nach der Justierung)
- Kalibrierung vor der Justierung (Zustand vor der Justierung), Justierung, Kalibrierung nach der Justierung (Zustand nach der Justierung)
Wie kalibriert man Digitalmultimeter – Kalibrierverfahren
Mit einem Multiproduktkalibrator sollten Sie jede Funktion kalibrieren, über die das zu prüfende Gerät (Device under Test – DUT) verfügt. Wenn Sie einen Fluke Calibration Multiproduktkalibrator wie den 5522A verwenden, sehen Sie ein Bedienfeld, das so gestaltet ist, dass auch neuen Anwendern die Bedienung leicht fällt.
Für diese Beispiele nutzen wir einen Multiproduktkalibrator 5522A, ein Digitalmultimeter Fluke 87V und ein Paar geeigneter Messleitungen. Im Folgenden wird Schritt für Schritt erklärt, wie man Gleichspannung, Wechselspannung, Widerstand, Kapazität und Gleichstrom kalibriert.
Kalibrierung der Gleichspannung
Der 5522A kann eine Gleichspannung von 0 bis ± 1000 V ausgeben.
- Schließen Sie die V- und COM-Anschlüsse am Digitalmultimeter an die NORMAL-Ausgänge des 5522A an.
- Stellen Sie das Messgerät auf den Modus mit Gleichspannung ein.
- Stellen Sie am 5522A einen Wert von 10 VDC ein durch Drücken von:
Auf der Anzeige wird im Ausgangsfenster der Ausgabewert 10 V angezeigt. - Drehen Sie den Einstelldrehknopf, um den Ausgabewert am 5522A zu variieren. Sie sehen nun im Kontrollfenster die Referenzspannung, die Abweichung zum aktuellen Ausgabewert und den Fehler.
- Drehen Sie den Einstelldrehknopf, um den Ausgabewert auf 10 V zurückzustellen.
- Mit den Cursor-Tasten über dem Eingabeknopf und auf beiden Seiten der Taste EDIT FIELD können Sie auswählen, welche Zehnerbereiche im Ausgabefenster bearbeitet werden sollen. Drücken Sie die Cursor-Taste, bis der Cursor unter dem signifikantesten 0-Wert bei 10.00000 V liegt.
Drehen Sie dann den Eingabeknopf im Uhrzeigersinn, bis das Ausgangsfenster 33 V anzeigt. Beachten Sie, dass sich der 5522A in den Standby-Modus geschaltet hat. Diese Sicherheitsvorkehrung schützt den Bediener davor, den Ausgabewert unbeabsichtigt auf einen potenziell gefährlichen Pegel einzustellen. - Drücken Sie nun die Taste NEW REF, die sich auf der Tastatur links neben dem Eingabeknopf befindet. Bitte beachten Sie, dass die Fehleranzeige nicht länger im Kontrollfenster zu sehen ist. Der angegebene Ausgabewert wird nun als Referenz eingestellt und Fehler können bezogen auf den neuen Referenzwert berechnet werden. Dies vereinfacht bestimmte Arten der Fehlersuche oder von Flatness-Tests.
- Drücken Sie die Taste RESET. Damit wird der Ausgabewert auf 0,0000 mV zurückgesetzt und der 5522A in den Bereitschaftsmodus versetzt.
Kalibrierung der Wechselspannung
Wechselspannung ist von 1 mV bis 1000 V über einen Frequenzbereich von 0,01 Hz bis 2 MHz verfügbar. Der Vorgang ist der gleiche wie für Gleichspannung. Geben Sie einfach den Wert und die Einheiten ein.
- Schalten Sie das Digitalmultimeter in den Wechselspannungsmodus.
- Schließen Sie die V- und COM-Anschlüsse am Digitalmultimeter an die NORMAL-Ausgänge des 5522A an. Wählen Sie dann einen Ausgabewert von 10 V und 60 Hz durch Drücken von:
Bitte beachten Sie, wie sich die Anzeige im Kontrollfenster geändert hat, und wodurch Sie die Möglichkeit haben, die Signalform des Wechselspannungssignals zu ändern oder einen DC-Offset für die Überprüfungen des Tastgrads und der Empfindlichkeit einzustellen. - Drücken Sie den Nachoben-Pfeil unter WAVE Sinus. Sie sehen nun, dass sich das Menü auf WAVE tri ändert, was für Dreieckssignal steht. Weiterhin sehen Sie, dass sich das Ausgangsfenster von Effektivwert auf Spitze-Spitze geändert hat.
- Drücken Sie den Nachoben-Pfeil unter WAVE tri und die Anzeige wechselt auf WAVE square. Nun sehen Sie, dass Ihnen jetzt eine Softkey-Auswahl für die Einstellung des Tastgrads angeboten wird, mit dem sich die Tastgrad-Anzeige auf dem Digitalmultimeter einfach überprüfen lässt.
- Drücken Sie die Taste RESET, wenn Sie fertig sind.
Widerstandskalibrierung
Widerstandswerte sind von 0 bis 1,1 GΩ verfügbar.
Der 5522A setzt zur Simulation von Widerstandswerten eine Synthesetechnik ein. Anstatt also diskrete Werte zu verwenden, können Sie so Werte in Ohm genauso auswählen, wie Sie eine Spannung auswählen würden. Die einzigartige Widerstandssynthesetechnik des 5522A ermöglicht einem breiten dynamischen Bereich. Im Gegensatz zu synthetisierten Widerstandstechniken in anderen Kalibratoren kann der 5522A für eine breite Palette zu prüfender Geräte genutzt werden, wie etwa Hand-Digitalmultimeter; analoge Spannungs- und Widerstandsmessgeräte, die typischerweise relativ hohen Strom in niedrigen Widerstandsbereichen ausgeben; und Tisch-/Labormultimeter, die typischerweise relativ hohe Spannungen für die Messungen hoher Widerstände nutzen.
- Schließen Sie die Prüfleitungen an die Eingänge Ω und „COM“ am Digitalmultimeter und an die NORMAL-Anschlüsse des 5522A an.
- Schalten Sie das Digitalmultimeter in den Ohm-Modus.
- Wählen Sie am 5522A einen 10 Ohm-Ausgabewert, indem Sie drücken:
- Beachten Sie, dass das Kontrollfenster eine Reihe von Auswahlmöglichkeiten für die Kompensation des Widerstands der Messleitungen anzeigt. Drücken Sie einfach den Nachoben-Pfeil unter COMP off, um durch die Auswahlmöglichkeiten zu blättern – Aus, 2-Leiter und 4-Leiter. Wenn „Kompensation aus“ eingestellt ist, kompensiert der 5522A externe Leitungswiderstände nicht. Im 2-Leiter-Modus kompensiert der 5522A den Messwiderstand an den Anschlüssen des zu prüfenden Geräts. Der 4-Leiter-Modus ermöglicht die Nutzung des 5522A für zu prüfende Geräte, die 4-Leiter-Messungen durchführen können.
- Beachten Sie links neben dem Eingabeknopf eine Gruppe von acht Funktionstasten, die verschiedenen Funktionen zugeordnet sind. Mit beiden unteren, MULT X und DIV, können Sie den Ausgabewert sogar in den Zehnerbereichen der Referenzausgabe, die im Ausgabefenster angezeigt werden, nach oben oder unten stellen.
- Nun zeigt das Ausgangsfenster 1 kΩ an. Bearbeiten Sie den Ausgabewert mit dem Eingabeknopf und den Tasten, um den Wert auf 1,42 kΩ einzustellen, und drücken Sie die Taste NEW REF.
- Drücken Sie jetzt die DIV-Taste dreimal.
Jetzt wird im Ausgabefenster 1,42 Ω angezeigt. - Drücken Sie die Taste RESET, wenn Sie fertig sind.
Kalibrierung der Kapazität
Kapazität ist von 330 pF bis 1 mF verfügbar.
Die Kapazitätsfunktion funktioniert in ähnlicher Weise wie die Widerstandsfunktion; Sie geben einfach den gewünschten Ausgabewert für die Kapazität ein. Die Konstruktion des synthetisierten Kapazitätsschaltkreises im 5522A ermöglicht die Anwendung mit Messgeräten wie Handmultimetern, die die DC-Lade-/Entladungsmethode nutzen, und von RCL-Messgeräten, die AC-Technik nutzen.
- Schließen Sie die Prüfleitungen an die Eingänge Ω und „COM“ am Digitalmultimeter und an die NORMAL-Anschlüsse des 5522A an.
- Schalten Sie das Digitalmultimeter in den Kapazitätsmodus (auf der Fluke 80 Serie wählen Sie den Widerstandsmodus und drücken Sie dann die blaue Taste für Kapazität).
- Auf der Tastatur der numerischen Einheiten sehen Sie nun, dass eine Reihe von Einheiten in Rot angezeigt wird. Diese Einheiten werden eingegeben, indem man zuerst auf die Umschalttaste (SHIFT) drückt. Die Tastatur des 5522A bleibt dann um Umschalt-Modus, bis eine andere Taste gedrückt wird. Dadurch muss man die Umschalttaste nicht während der Eingabe des Umschalt-Wertes gedrückt halten.
- Mikrofarad werden als Umschalt-Einheiten eingegeben. Probieren Sie es einfach aus. 5 Mikrofarad durch Drücken eingeben:
- Die gleichen Wahlmöglichkeiten für die Kompensation des Leitungswiderstands im Widerstandsmodus sind für Kapazität verfügbar. Sie können auch den Ausgabewert auf die gleiche Weise bearbeiten. Drücken Sie zweimal die DIV-Taste, um den Ausgabewert in Zehnerschritten auf 50 nF einzustellen.
- Bearbeiten Sie jetzt den Ausgabewert. Wählen Sie die gewünschte Ziffer im Ausgabefenster aus, indem Sie die Rückpfeil-Taste dreimal drücken.
Bearbeiten Sie dann den Ausgabewert durch Drehen des Eingabeknopf. Wie für alle anderen Kalibriermodi berechnet der 5522A den Fehler und zeigt diesen im Kontrollfenster an. - Drücken Sie die Taste RESET, wenn Sie fertig sind.
Kalibrierung von Gleichstrom (ADC)
Gleichstrom ist von 0 bis ± 20,5 A verfügbar.
Die Quelle für Gleichstrom ist mit jener für Gleichspannung identisch; Sie müssen jedoch die Verbindungen am 5522A und höchstwahrscheinlich auch am digitalen Multimeter ändern. Strom ist über die AUX-Anschlüsse des 5522A verfügbar.
Achten Sie darauf, dass Sie das zu prüfende Gerät mit dem Kalibrator verbinden, da andernfalls das 5522A überlastet wird und sich abschaltet.
- Schließen Sie die A- und COM-Anschlüsse am Digitalmultimeter an die AUX HI- und LO-Anschlüsse des 5522A an und schalten Sie das Digitalmultimeter in den mA/A-Strommodus.
- Wählen Sie 100 mA durch Drücken von:
- Drücken Sie dann einmal die Taste MULT X, um zu 1 A zu wechseln, und dann erneut, um zu 10 A zu wechseln.
- Drehen Sie den Eingabeknopf, um zu sehen, wie der 5522A die Unsicherheit berechnet.
- Drücken Sie die Taste RESET, wenn Sie fertig sind.
Kalibrieren von Wechselstrom (AC)
Wechselstrom ist von 33 μA to 11 A über einen Frequenzbereich von 0,01 Hz bis 10 kHz verfügbar.
Die Nutzung des 5522A im Wechselstrommodus ähnelt der Anwendung im Wechselspannungsmodus. Sie müssen jedoch sowohl die Anschlüsse am 5522A als auch am Digitalmultimeter ändern. Strom ist über die AUX-Anschlüsse verfügbar.
Sie müssen auch darauf achten, dass Sie ein zu prüfendes Gerät anschließen, da andernfalls der 5522A überlastet wird und sich abschaltet.
- Schließen Sie die A- und COM-Anschlüsse am Digitalmultimeter an die AUX HI- und LO-Anschlüsse des 5522A an.
- Schalten Sie das Digitalmultimeter in den Wechselstrommodus, indem Sie den den Drehknopf am Digitalmultimeter in die Position mA/A (DC) stellen und die blaue Taste drücken (Serie Fluke 80).
- Wählen Sie 100 mA 60 Hertz durch Drücken von:
Nun sehen Sie, dass die Anzeige im Kontrollfenster anzeigt, dass sich der Ausgabewert an den Aux-Anschlüssen befindet. Sie sehen zudem, dass die gleiche Auswahl an Signalformen wie im Wechselspannungsmodus verfügbar ist. Jede wird durch Drücken der Funktionstaste unter der Anzeige ausgewählt. Wie bei allen anderen Modi kann der Ausgabewert bearbeitet werden, indem eine Ziffer auf der Ausgangsanzeige ausgewählt und mit dem Eingabeknopf nach oben und unten eingestellt wird. - Drücken Sie die Taste RESET, wenn Sie fertig sind.
Kalibrierzertifikat für Multimeter
EURAMET cg-15: Die Richtlinien für die Kalibrierung von Digitalmultimetern empfehlen die Aufnahme bestimmter Informationen in den Kalibrierschein. „Neben den allgemeinen Informationen über das Kalibrierzertifikat (wie z. B. dessen Titel, seine eindeutige Kennung, die Angabe Seitenzahl auf jeder Seite mit der Gesamtzahl der Seiten), Name und Adresse des Labors, in dem die Kalibrierungen durchgeführt wurden, der Kunde (Name und Adresse), die eindeutige Bezeichnung des kalibrierten DMM (z. B. seine Seriennummer), das Eingangsdatum und das Datum der Durchführung der Kalibrierung, Name, Funktion und Unterschrift der Person, die das Kalibrierzertifikat autorisiert, werden die folgenden Informationen als notwendig erachtet, um vollständige Kenntnisse über die auf dem Digitalmultimeter durchgeführten Vorgänge zu vermitteln:
- Benennung der genutzten Kalibriermethode (d. h. durch die Beschreibung der verwendeten Kalibrierverfahren)
- Nachweis, dass die Messungen rückführbar sind (d. h. Angabe der für die Kalibrierung genutzten Normale inkl. deren Kalibrierhistorie)
- die Bedingungen (d. h. Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit), die einen Einfluss auf die Kalibrierergebnisse haben
- die Ergebnisse der Kalibrierung unter Angabe der Maßeinheiten
- die Messunsicherheit