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要了解8位半這種目前精度最高的數字萬用表，就不能不了解8位半萬用表的歷史，但限于個人認知，很多歷史背景并不了解，所以錯誤在所難免，如果您知道事實，敬請指正。雖然我可能不是最適合寫這篇文章的人，但我仍然愿意拋磚引玉，吸引更多大牛參與進來，相互學習。
1. 歷史
第一臺8位半萬用表相信是英國Solarton生產的7081，采用多斜積分轉換技術。Solartron的萬用表部門后被Schlumberger收購。下圖即為Solartron/Schlumberger推出的7081。但現在schlumberger的網頁上已查不到7081，市面上只有二手流通。要了解Schlumberger,就不得不提及Willtek，且看下面的介紹。
威爾泰克通訊技術有限公司的發展軌跡可以追溯到1957年，當時由一群工程師在慕尼黑南部創辦了最初的公司。幾年后該公司被Schlumberger收購，并管理公司達36年之久。
1994年Schlumberger把公司賣給了Wavetek公司，同時將美國印第安那州的團隊并入。
1998年，Wavetek公司與德國的Wandel&Goltermann公司合并成立WWG公司。兩年后美國Dynatech公司買下了WWG公司，并將它與其子公司TTC合并。Acterna公司由此誕生，該公司在世界各地擁有員工4800名。其無線網絡部的一個分部——無線電儀器部2001年接管了英國的Chase通訊公司以及它的無線空中接口業務。
在2002年，Acterna公司管理層通過MBO，剝離了它的無線儀器部門。
2003年3月，Investcorp公司購得其多數股權，為Willtek公司融資，用于開拓公司的新產品和新市場。
Willtek 于2005年7月成為Wireless Telecom Group, Inc. 的全資子公司。
圖1，Solartron/Schlumberger 7081
英國的Datron是第二個推出8位半萬用表的廠商，最早型號是1271,同樣采用了多斜積分技術。Datron在92年被wavetek收購，推出了共有品牌的1281。2000年Fluke又收購了wavetek，在1281的基礎上，進行了改進，于2002年推出了自有品牌的8位半萬用表8508A，號稱要與Agilent的3458A火拼。這款儀表的命名也是以考級數字多用表命名，瞄準的目標用戶是校準實驗室。
圖2 Datron 1271
圖3 Datron 1281
圖4 Wavetek 1281
圖5 Fluke 8508A
德國Prema也推出過8位半萬用表6048。關于prema 我知之甚少，只了解到它是一家老牌的精密數字儀表生產廠家，代表產品為萬用表。天水長城電工儀器廠曾組裝生產過其5000，6000系列5位半，6位半，以及5017 7位半萬用表。由于引進的早現國內仍有使用。網上關于Prema 6048的介紹很少，以下鏈接有比較詳細的介紹。
http://www.ohh.de/6048.htm
http://www.ohh.de/5610.htm
不過可惜的是，prema目前已退出測試測量市場，關注于模擬IC和混合信號ASIC和ASSP市場，網站www.prema.com。也就是說目前市場上流通的prema萬用表均為二手。
圖6 Prema 6408
Agilent在很早之前就推出了8位半萬用表3458A，一推出就以其無與倫比的穩定性和高速測量成為實驗室的傳遞標準，這個情況一直持續到2002年Fluke推出8508A。但其0.1ppm的積分線性、0.01ppm的微分線性（類似No missing code）指標，目前還是無人能比。
圖7 Agilent 3458A
Keithely后來也推出了8位半萬用表2002，這款儀表的突出優勢在于直流電壓檔跟它的很多納伏表一樣具有1nV的靈敏度，電阻檔具有100nOhm的靈敏度，以及-200℃--1820℃溫度測量范圍，并在整個范圍內都保持了最小0.001℃分辨率，保持了8位半模式下最快的測量速度。
圖8 Keithley 2002
日本的Advantest也推出了自己的8位半萬用表 R6581，大體參數和Agilent的3458A差不多，最有特色的是其電流檔，直流電流有最高靈敏度100fA,但交流電流檔的頻響卻只有5kHz,比其它表差了很多。目前的最新型號R6581D，去掉了R6581的所有交流測量能力，只支持直流和電阻檔位。
http://www.adc-tech.co.jp/techinfo/product/end_of_sale/R6581D/co_R6581D.html
圖9 Advantest R6581
所以現在市面上能見到的在產的8位半萬用表就只有4種：
R6581,2002,3458A,8508A
2. 對比
常規參數
這里只對比共同特性，對某一型號特有的功能不做比較。
Advantest R6581
最大顯示1,199,999,999, 可測試DC/ACV，DC/ACI，R，F，T。性能參數大體和Agilent3458A相當。
Keithley 2002
最大顯示210,000,000，可測試DC/ACV,DC/ACI，R，F，T。溫度測試支持RTD，熱電偶兩種傳感器，而且在-200℃~1820℃測量范圍內都保持了最小0.001℃分辨率。但據說其電流檔不怎么樣。
Fluke 8508A
最大顯示199,999,999,可測試DC/ACV,DC/ACI，R,T,不支持頻率周期測量。定位為實驗室參考級別的8508A的確有最寬的測量范圍和最高準確度，尤其是電阻和電流檔。電阻最高支持到20GΩ，電流檔不需要分流器就能支持到20A。但其的缺點是測量速度慢，在8位半模式下需要6秒才能得到一個讀數。
Agilent 3458A
最大顯示120,000,000，DC/ACV，DC/ACI，R，F，可以通過數學運算測量溫度，支持熱敏電阻和RTD。。3458A可謂是經久不衰，在所有8位半萬用表里有最快的反應速度。在長期穩定性上比8508A稍差，但在短期穩定性，線性度，噪音以及轉移特性方面都有最好表現，并提供了極其豐富的數學功能。
表1，基本規格對比
表2，特性對比
表3，測量速度對比
附：八位半萬用表不尋常特性極其應用 作者：lymex
http://www.gfjl.org/thread-7870-1-1.html
一、八位半萬用表不尋常特性
八位半萬用表是業界最高分辨的常用電磁計量儀器，基本檔最高年穩定度在3ppm左右（Fluke 8508, 10V/20V檔），差一些的有10ppm的（Keithley 2002, 10V/20V檔），而且必須每年檢定。這樣的指標在很多場合下是不夠的，不僅因為心理上的1ppm的不確定度上限，更主要是類似的儀器都具備類似的穩定度，互相不能測量。因此看來直接用八位半萬用表來進行計量工作是無能為力了，也就是說，自己不能校準自己。然而，八位半萬用表具備一些不尋常的指標超高的特性，而且不需要校準，可以在整個生命周期內由設計或由生產廠家保證，這些特性包括：
1、分辨力很高，與準確度比余量很大。
以最末位字數為單位，3位半到4位半萬用表穩定度一般為幾個字到十幾個字，例如某萬用表測量19.99V時，準確讀為0.5%為0.1V，為10個字。對于6位半的，一般為幾十個字，例如34401A，10V檔年穩定度35ppm，分辨為1ppm，因此為35個字。而8位半的就非常高，比如3458A，10V檔年穩定度8ppm，但分辨0.01ppm，因此為800個字。
2、線性度非常好
線性度是高位萬用表追求的指標之一，一般其指標遠遠高于其年穩定度，比如3458A達到0.1ppm，是年穩定度的80倍。線性度好，類似一把尺子，不僅平直，而且刻度均勻（盡管每一個刻度絕對準確度不很高）。
3、噪音小
例如3458A，10V量程，當NPLC=100時（常用），RMS噪音達到了驚人的0.01ppm。
4、轉移特性非常好，短期穩定性比較高。
轉移特性即短期測量對比特性，能夠在多大不確定程度上對比測量兩個相似的量。這一方面要求噪音小、短期穩定性高，另一方面，也要求有足夠高的線性度。例如3458A的10V轉移特性為0.1ppm。
幾種典型萬用表不尋常特性對比表
二、八位半萬用表不尋常特性的驗證
1、零點的穩定性
零點用短路環測量，實測變動特性不大于0.2μV，對于10V就是0.02ppm。
零點測量時往往有一個固定偏差，一般在0.2μV到0.5μV之間，可以自用校準消除，采用低熱電動勢測試線也可以減少測量的不確定度。這個零點即便不進行消除，也可以在隨后的計算中減去，不影響線性度。
2、線性度
采用高穩定度固態電壓基準Fluke 732B和線性度指標達到0.1ppm的KVD分壓器Fluke 720A，做了多點對比，結果在0.1ppm范圍內相符。
對比時注意，720A的輸出電阻最大為66k，同時與其0.03ppm最大負載誤差上限，要求負載不小于1E12Ω，萬用表的輸入電阻達不到這個要求，因此需要增加一級高輸入阻抗、低失調的緩沖跟隨器。
3、穩定性（可重復性）
我們知道，萬用表讀數的不穩定性不僅取決于信號源的不穩定性（A），而且取決于萬用表自身的不穩定性（B），合成不穩定性的計算方法，是A和B取平方和，再開方，與合成不確定度的計算方法一樣。因此，只要讀數穩定，就證明信號源和萬用表自身都穩定性。更具體的說，萬用表自身的不穩定性不大于其（對任何信號源測量時）讀數的不穩定性。
不穩定性一般用阿倫方差來表示，以一定間隔測量出一組數據，就可以計算出阿倫方差。
使用經過徹底預熱的3458A，對高穩定度10V基準源（Fluke 732B）和高穩定度標準電阻（IET SRX-10k）進行采樣測量，閘門周期2秒，采樣周期4秒，結果是均為0.1ppm之內（有錄像數據）。
穩定性（可重復性）的一個直觀理解：
比如阿倫方差為1ppm，就是正態分布σ=1ppm，意味著讀數有68%的概率落在中心±1ppm的范圍內，或者有95%的概率落在中心±2ppm的范圍內，或者有98.8%的概率落在中心±3ppm的范圍內。
三、八位半萬用表不尋常特性的應用
1、轉移和傳遞
轉移和傳遞就是對比傳遞兩個很相近的量。計量中常用到10V電壓基準和10kΩ電阻基準的對比，就可以利用八位半萬用表不尋常特性來解決。
電壓的對比。若被對比的電壓是獨立的，那么就可以采用直接比對的方法，即負極接到一起，正極用小范圍量程的萬用表來測量，這樣分辨很高，對比準確度也高。但是，有的時候被對比的電壓是不共地的，比如一個多段分壓器，就需要在線分段測量。
電阻的對比。可采用四線法直接測量。與DCC和電橋對比法相比，此方法具有速度快和使用方便的特點。
2、同量程量的精確對比
比如一個10V和一個7V，需要準確知道其比例，就不能或不方便用別的方法來對比，而利用萬用表10V檔的超級線性度，就可以很方便的完成，對比的不確定度可以達到0.2ppm（兩次轉移不確定度）。
這樣對比的一個實際應用，就是可以大大提高Fluke 732A/732B的穩定性。實際上Fluke 732A/B內部是采用7V基準，然后采用兩只電阻分壓/升壓成10V，因此其穩定性取決于兩個部分分別穩定性。事實上7V內部基準是非常穩定的，但分壓電阻就很難穩定，比如標價3萬多的Fluke標準電阻742A-10k，其年穩定性才4ppm，那么732A/B內部采用的電阻不太可能超過獨立的電阻基準，或者說電阻器件穩定到4ppm已經接近極限。因此可以確定，732A/B不穩定指標中，大部分是分壓/升壓電阻的問題。只要我們精確的測定7V/10V比例，就知道了這兩個電阻的分壓值的變化，就可以進行自修正，從而大大提高732A/B的穩定性指標。
3、溫度系數的測量
高穩定、低溫飄的基準和儀器，其溫度系數非常小，甚至有的遠小于1ppm/℃。因此如果進行測量，需要很高的分辨，這樣八位半萬用表就有了用武之地。
4、老化的測量
老化就是電壓、電阻等參數隨時間長期的變化，一般常用90天、半年、1年作為時間測量單位。高穩定度的基準和儀器，其穩定度一般很高，有的每年變化不了幾個ppm，要在短時間內進行測量，則變化更小，更需要高分辨的測量。另外，要想進行老化測量，必需具備比被測物更穩定的基準做對比。因為八位半萬用表本身的穩定性并不好，不能以其直接測量的結果為依據，而是利用其線性度好、轉移特性高的特點來測量。如果不具備這樣的基準，那么就很難測量，或者需要非常長的時間累計才能得到結果。
舉個例子，一個10kΩ標準電阻，第一次測量值是10,000.123Ω，第2次間隔90天后再次測量為10,000.130Ω，即增大了0.7ppm，這就是90天的穩定性。假設用直線外延，那么1年的穩定性就是0.7*4=2.8ppm/年。由此可以看到，進行老化測量時其測量值變化特別小，因此對讀數的不確定度要求就更高。
再舉個具體的例子，我的一個國產標準電阻BZ3C/8-10k，穩定度指標為20ppm/年，出廠檢驗日期為2001年3月。但是，根據生產技術人員介紹，他們不對穩定度進行測量，原因是沒有相應的測量手段。因此，這20ppm是指標值。實際上，電阻出廠時有在20℃的準確測量值10000.19Ω，現在再次測量，阻值（折算成20度）為10000.20Ω。因此，只變化了2ppm，老化僅為0.3ppm/年。由此看來，這樣的電阻老化很小。事實上，該電阻生產規格比較高，填充與金屬密封效果很好，因此老化才比較好。另外，也正因為老化小，因此很難在短時間內測量出老化結果。要不是利用了出廠準確值以及出廠后經歷了多年，該電阻的老化結果也不可能知道。
四、結束語
以上這些八位半萬用表不尋常的特性，主要不尋常在某些參數的高性能，比穩定度指標高出很多。另外，這些指標不需要檢定和校準，因為：
A、是廠家保證的，很難出問題；
B、出了問題就屬于大問題，即損壞，應修理；
C、檢定項目不包含；
D、不能通過校準程序來改善。
理解了萬用表的這些不尋常的特性指標，就可以更好的發揮其作用。
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