UT181A是一款60000字的數據記錄(Data Logging)型手持數字萬用表,支持USB和藍牙通訊。大約于2014年上市。詳細的產品規格見優利德官網。
優利德門下同類產品還有UT71系列和UT171系列。除UT71A外,UT71B/C/E可以存儲100組記錄,而UT71D能存儲9999組記錄。UT71系列上市較早,網上看到2006年就有人在用UT71D。 和UT71D簡單比較了下,UT181A功能更多,做工更好,一些指標更高,定位于工業級。
主流的評測可以看油管上的Joe Smith的視頻。這位大表哥拿UT181A和多臺同檔次的萬用表對比(當然主要是和Fluke 289 比,大表哥認為不少方面甚至超過289)。另外,這個評測里現場燒表,現場修表,比較好玩。
本文主要關注數據記錄及軟件等特色方面。
精度
用AD584基準電壓簡單測量一下精度。
測量條件:
- 米勒AD584的輸入電壓為15V;
- 溫度比基準電壓標定時的溫度高約3度(AD584JH的溫漂是30ppm,10V檔最大漂移為0.00009V),對這個測量的影響不大。
誤差都在標稱的0.025%以內。
電池、耗電及充電
UT181A原配7.4V,2200mAh的鋰電池。
將電池充滿電,進行1秒1次的溫度測量記錄,時長設定為2天。大部分時間都是熄屏狀態,中間查看了三次。最后持續的時間是37小時多點。
比起一年都不用換電池的普通手持表,這說明,對數據記錄型萬用表,還是很有必要用充電電池的。
充電時間大約是4小時20分。前3.5小時的充電功率都在6W以上;后面逐漸下降到0.6W左右穩定。
充滿電后,即使熄屏,功率仍然是0.6W左右;但屏幕最亮時功率在0.9W左右。而不插充電器,功率計讀數為0(北電海盜版T9功率計最小可測量功率為0.1W,所以充電器空載功率在0.1W以下)。
非常粗略的估算UT181A的功耗,按37小時的工作時間算,7.4V*2.2Ah/37h = 0.44W。另一方面,充滿電時充電器的功率為0.6W,考慮到轉換效率,此時萬用表的輸入功率估計約0.5W。因為功率穩定且非0,可以認為這個功率不是用于涓流充電,而是用于抵消工作功耗。兩個角度的估算相當,即,萬用表的工作功耗在0.5W左右。
記錄存儲容量
官方網頁上對存儲容量的說明是“20000組記錄數據”,但在使用手冊上并未找到相關說明,不知道如何理解這個說法。按照術語,一條記錄(Record)包含多個采樣(Sample),可以是1個,也可以是10000個。所以,如果是指20000條記錄,并不能描述真實的容量 ;但如果是指20000個采樣,前面37小時的連續記錄的采樣已經達到133685,遠遠超過了20000。事實上,新建一個記錄,即使1秒1次采樣,最長記錄的時間可以超過7天。
考慮到我的UT181A里已經存儲了不少數據,實際可記錄的時間估計在9~10天(按1Hz采樣率),也就是約80萬個采樣。因為UT181A不能邊充電邊工作,所以實際上也不可能連續記錄那么久。
測量速度
脫機測量/記錄最快只允許每秒一個采樣,聯機通訊時則沒有這個限制。所以,基本思路是聯機測量/ 記錄變化的輸入量,看看每秒可以測量多少次。
用Audacity生成2分鐘幅度漸變的正弦波,由聲卡輸出給UT181A。
用mV檔測量交流電壓,并聯機記錄。
上圖中,可以看到量程變化時,產生了一個不穩定的數據。嚴格地說,這應算UT181A的一個小Bug。
查看起止點,可以看到2分鐘的數據對應于序號21~1189(界面上的Bug就不值一提了)。
導出數據到Excel,把21~1189的值貼到data.txt
uniq data.txt | wc -l
可以得出有216個不同的值,即216次測量。
所以測量速度為:216/120 = 1.8 次/秒 (mVAC檔)
傳輸速度
傳輸速度包含兩方面:
聯機實時測量時的傳輸速度。
在上面的測量中,120秒內傳輸了21~1189號采樣,
所以傳輸速度為:(1189-21+1)/120 = 9.74 采樣/秒。脫機測量/記錄后,再聯機把數據傳到PC端的速度。
實測傳輸133685個采樣,共耗時23分28秒
所以傳輸速度為:133685/1408 = 94.95采樣/秒。
頻率測量
類似地,用Audacity生成一段頻率漸變的正弦波,可以用于測量“頻率測量的速度”、頻率響應、幅度要求等。
過程不再贅述,簡單的結論:
- 頻率測量的速度:171/120 = 1.4 次/秒 (比mVAC檔要慢)
- 可以測量出頻率的最小信號幅度:100mVrms(手冊上是600mVrms,很謙虛)
- 頻率響應:在我測量的音頻范圍內,當然沒有一點壓力(非常平直)。
溫度測量
在前面的耗電測試中,記錄了37小時的T1-T2。T1比T2固定高約0.3攝氏度。
通過交換探頭,或讓兩個探頭靠近,初步判斷是這兩個通道本身的差異所致。不管怎樣,這個差異完全在誤差范圍內。
軟件
手機上(Android/iOS)的軟件是iDMM(支持UT71/UT171/UT181三個系列),通過藍牙與萬用表連接。萬用表并沒有內置藍牙,而是需要一個外置的藍牙適配器,和USB接口一樣,通過光電耦合和萬用表通訊。
考慮到這個適配器價格遠超過20大洋,而且體積不小,再加上USB連接本身就已通過光電耦合實現電氣隔離了,所以我沒買。還有一個考慮是,實在需要無線連接,可以用樹莓派做個WiFi的適配器或直接遠程操作。
在Windows上,除了官方軟件,還找到一個第三方的App,由CuriousTech開發。兩個軟件各有所長,比如CuriousTech App能直接列出所有記錄;對于溫度,還可以顯示雙通道。
但兩個軟件都不能將脫機采集的數據導出為開放格式(比如CSV),只能導出聯機采集的數據或優利德自有格式。在我看來,導出是最重要的一個功能。因為導出數據后,可以自己做各種分析、處理和圖表,而不必局限于官方軟件有限的功能。所以剛拿到UT181A后,我就開始嘗試破譯其協議,實現自己導出數據。后續的文章會講述這一過程。