高壓數字記錄儀

數字記錄儀一般由前置衰減器(放大器)、模數轉換器(ADC)、存儲器和控制器等部分構成，其核心是模數轉換器。常見的模數轉換器有：①掃描轉換器；②電荷耦合轉換器；③并行式轉換器；④帶狀電子束轉換器。

根據晶體時鐘的控制，模數轉換器定時地對其輸入的電壓模擬量進行採樣和予以保持，並通過比較器進行量化，即轉換成數值相近的二進位數，最後送入存儲器中儲存，以便在需要時輸出。因而數字記錄儀取得的是相應於輸入模擬量的按一定時間分佈的離散整數序列。

技術指標和測量誤差 最基本的技術指標有解析度、內存容量和最高採樣率。解析度是模數轉換器具有的二進位代碼的位數（比特）,如8位比特，10位比特等。內存容量是數字記錄儀所能存儲的數據的數量。最高採樣率指數字記錄儀所能達到的最快採樣速率。

數字記錄儀的測量誤差有量化誤差、採樣誤差及動態誤差等。量化誤差是輸入模擬量信號量化為二進位整數時所造成的誤差(見圖)。解析度為N比特的數字記錄儀，其最大量化誤差為滿偏值的或記為LSB(Least Significant Bit，最小有效比特)。採樣誤差是非採樣時刻的信號用鄰近的採樣點信號值來近似代替時所造成的誤差。如圖中所示的求輸入信號最大值所造成的採樣誤差。顯然，採樣率越高，採樣誤差越小。動態誤差是數字記錄儀測量高速變化的信號時引入的一些附加誤差。這類誤差往往帶有隨機性，常用等效位來表徵數字記錄儀在高速信號輸入時的這種特性。當N位數字記錄儀輸入標準的正弦電壓時，在該輸入頻率下的等效位由下式決定：

式中理想均方根誤差是按所有採樣值擬合成的曲線進行量化時所造成誤差的均方根值，其理論值為LSB/；實測均方根誤差為各採樣值與該擬合曲線之差的均方根值。

等效位的物理意義可以解釋為具有動態誤差的N 位（比特）的實際數字記錄儀量測的均方誤差與解析度為位(比特)的理想數字記錄儀測量的均方誤差相同。但均方誤差相等並不意味著最大誤差相等，所以等效位指標與量測的誤差限之間沒有直接關係。

應用 數字記錄儀應用於高電壓測量時首先要考慮和解決的是:①設計必要的衰減器、變換器或濾波器，將高電壓、大電流信號轉換成幾伏的低電壓信號，或者是將高電壓隔離，僅提取出所要量測的微弱信號。②數字記錄儀和聯用的微機都應有相當好的屏蔽和保護，以確保電磁干擾水平降低到足夠小，例如，常用的電源隔離變壓器、電源濾波器、單屏蔽或雙屏蔽同軸電纜、全封閉或半封閉的金屬屏蔽殼等。

數字記錄儀在高電壓測量中的應用有以下優點：①量測易實現自動化，加快並簡化了實驗過程，可避免儀錶讀數的人為因素帶來的麻煩。②數據可自動存儲和處理，並可將波形或數據處理的結果通過多種方式輸出。③數字記錄儀的預觸發功能不僅可在快速一次過程的量測中獲得過程后的信息，而且也可獲得過程前的信息。④數字記錄儀的測量精度有的已超過傳統測量手段。通過數據處理方法還有可能消除測量系統引入的某些誤差，進一步提高精度。

鑒於以上原因，高壓數字記錄儀已應用於工頻、衝擊的高電壓、大電流的幅值測量、波形測量、頻譜分析、相關分析、絕緣示傷及局部放電定位等方面，並將越來越多地代替傳統的測量方法，開闢更廣闊的測量領域。