在电子测量领域，六位半分辨率数字万用表被誉为“精密测量的基石”，其0.001%级别的精度能够满足研发、校准等高端场景的需求。Keithley（吉时利）作为泰克旗下专注于精密测量的品牌，推出的2100系列六位半USB数字万用表，以“五位半价格实现六位半性能”的核心优势，打破了高精度仪器与经济性之间的壁垒。该仪器整合了11种核心测量功能、USB远程控制与丰富的软件支持，既适用于实验室台置精密测试，也可适配生产线系统集成，成为研发工程师、测试技术人员及高校师生的优选工具。本文结合泰克官方技术文档及行业实测数据，从仪器特性、性能参数、测试原理、应用场景等方面展开深度解析。Keithley吉时利2100系列是一款六位半高精度USB数字万用表，专为需要高精度测量的应用场景设计，如研发、测试、科学实验和教育等‌

Keithley2100系列并非单一型号，而是根据不同地区供电需求细分出4个子型号，所有型号共享核心测量架构，仅在电压适配性上存在差异。其核心竞争力体现在“高精度、高性价比、强兼容性”三大维度，泰克官网数据显示，该仪器在10V直流电压量程下的一年基本精度达0.0038%（38ppm），远超同价位五位半万用表的精度水平。

型号细分与核心参数对比

Keithley吉时利2100系列六位半USB数字万用表

2100系列的型号差异完全围绕供电电压设计，以适配全球不同地区的电网标准，所有型号的测量性能、接口配置及配件清单完全一致。下表结合泰克官方订单信息与实测数据，详细呈现各型号的核心参数：
 

型号	适配电压范围	核心分辨率	10VDC精度（一年）	测量速度（六位半模式）	典型应用地区
2100/100	100VAC	6½位（最大1,999,999计数）	±0.0038%	50次/秒（USB接口）	日本、北美部分地区
2100/120	120VAC	6½位	±0.0038%	50次/秒（USB接口）	北美、中美主要地区
2100/220	220VAC	6½位	±0.0038%	50次/秒（USB接口）	中国、印度、东南亚部分地区
2100/230-240	230-240VAC	6½位	±0.0038%	50次/秒（USB接口）	欧洲、澳洲、中东主要地区

 

除上述核心参数外，全系列均支持11种测量功能（直流电压/电流、交流电压/电流、2线/4线电阻、频率、周期、二极管、电容、温度）及8种数学运算（比值、百分比、dB/dBm转换等），标配USB2.0接口（兼容TMC标准）、安全测试线及KI-Tool软件套件。值得注意的是，其在4½位快速模式下的测量速度可达2000次/秒，兼顾了高精度与高效率的双重需求。

硬件配置与可靠性保障

2100系列采用紧凑型台置设计，机身配备防滑提手与橡胶防撞边框，重量仅1.8kg，兼顾实验室固定使用与现场测试需求。硬件核心采用高精度积分型A/D转换器，配合吉时利专利的“零漂补偿技术”，有效抑制温漂与噪声对测量结果的影响——在0-40℃工作温度范围内，精度漂移控制在0.0005%/℃以内。安全性能方面，仪器通过CE、UL认证，符合EN61010-1与UL61010-1:2004安全标准，测量端子绝缘强度达1000VAC，可耐受250VCATII过电压冲击。
 

六位半万用表的精度优势源于其精密的信号调理与A/D转换架构。Keithley2100采用“前端信号调理+积分型A/D转换+数字信号校准”的核心方案，不同测量功能通过切换前端信号处理模块实现，以下结合各核心功能展开解析：

直流电压（DCV）测量原理

直流电压是万用表最基础的测量功能，2100的高精度得益于“分压衰减+高输入阻抗缓冲+双积分A/D转换”的架构。对于高电压测量（如1000V量程），仪器通过精密金属膜电阻网络将输入电压按比例衰减至A/D转换器的满量程范围（通常为2V或10V），该电阻网络的温度系数控制在5ppm/℃以内，确保分压比的长期稳定性。衰减后的信号经高阻抗运算放大器缓冲（输入阻抗≥10GΩ），避免负载效应影响测量精度。

核心的A/D转换采用双积分原理：第一阶段对输入电压进行固定时间积分，积分输出与输入电压成正比；第二阶段对基准电压进行反向积分，直至积分器输出回归零位，反向积分时间与输入电压成线性关系。通过计数反向积分时间内的时钟脉冲数，即可得到输入电压的量化值。2100的时钟频率高达1MHz，配合6½位计数模块，实现最大1,999,999的计数精度，对应10V量程下的最小分辨率为5μV。

交流电压（ACV）与交流电流（ACI）测量原理

交流信号的测量需额外经过“整流、滤波、有效值转换”环节。2100采用“真有效值”测量方案，适用于正弦波与非正弦波（如方波、三角波）信号的精确测量。前端信号经仪表放大器放大后，送入精密全波整流电路转换为直流信号，再通过低通滤波器消除高频噪声，最后由有效值计算模块（基于热偶原理或数字算法）将直流信号转换为交流信号的真有效值。

交流电流测量则通过“分流器”实现：被测电流流经高精度分流电阻（不同量程对应不同阻值的分流电阻，如1A量程对应1Ω分流电阻），将电流信号转换为电压信号（U=IR），后续处理流程与交流电压测量一致。分流电阻采用锰铜合金材质，其电阻温度系数≤20ppm/℃，并通过四线制测量消除引线电阻的影响，确保1mA-10A量程内的测量精度。

电阻测量原理（2线/4线模式）

电阻测量采用“恒流源激励+电压采样”的核心原理，2100提供2线与4线两种模式适配不同阻值范围。2线模式适用于中高阻值电阻（≥1kΩ）：仪器向被测电阻输出恒定电流（如1mA），同时测量电阻两端的电压，通过欧姆定律（R=U/I）计算阻值。该模式的误差主要来自测试引线电阻，因此在测量低阻值电阻（<1kΩ）时需切换至4线模式。

4线模式通过“激励端与采样端分离”消除引线电阻影响：两根引线向被测电阻提供恒定电流，另外两根引线专门测量电阻两端的电压（采样端输入阻抗≥10GΩ，几乎无电流流过），此时测量的电压仅对应被测电阻的压降，引线电阻的压降被完全排除。2100的恒流源精度达0.01%，配合1μV级电压采样精度，实现100Ω-100MΩ量程内0.013%的测量精度。

频率与周期测量原理

频率测量采用“计数法”：被测频率信号经施密特触发器转换为标准方波，触发计数器开始计数，计数器在固定闸门时间（如1秒）内记录方波脉冲数，脉冲数即为频率值（f=N/T）。为提高低频测量精度，仪器自动切换至“周期测量模式”：以标准时钟信号为基准，测量被测信号一个周期内的时钟脉冲数，通过周期T=N/f₀（f₀为时钟频率）计算频率。2100的频率测量范围为3Hz-300kHz，在1kHz频率下的测量精度达0.001%。
 

凭借“高精度+高性价比+强兼容性”的组合优势，Keithley2100已广泛应用于研发、生产、校准、教学四大核心场景，其行业价值体现在“降低精密测量门槛”与“提升测试效率”两个维度。

研发实验室场景

在电子元器件研发（如精密电阻、电压基准源）中，2100的0.0038%精度可满足元器件参数的精密表征需求。例如，在运算放大器输入失调电压测试中，通过4线电阻测量模式校准测试回路电阻，配合1μV级电压分辨率，可精准测量nV级的失调电压。同时，其USB接口支持SCPI指令集，可通过LabVIEW或Python实现自动化测试脚本编写，实现“多参数连续测量-数据自动记录-曲线绘制”的全流程自动化，将研发测试效率提升40%以上。

生产测试场景

在消费电子生产线（如手机充电器、电源适配器测试）中，2100的快速测量模式（2000次/秒）可适配流水线批量测试需求。通过与PLC系统集成，仪器可快速完成充电器输出电压、纹波电流、负载电阻等参数的同步测试，配合内置的限值判断功能，自动筛选合格/不合格产品。与传统五位半万用表相比，其测量精度提升3倍以上，有效降低因测试误差导致的产品返工率。

校准与计量场景

在计量校准领域，2100可作为次级标准仪器，用于校准普通五位半万用表、钳形电流表等低精度测量设备。其长期稳定性（年漂移≤0.001%）满足ISO17025校准实验室的要求，配合泰克官方提供的校准证书，可实现从国家基准到现场仪器的量值传递。某计量机构实测数据显示，使用2100校准五位半万用表的直流电压参数，校准不确定度可控制在50ppm以内，优于传统校准方案的100ppm水平。

高校教学场景

在电子信息专业实验教学中，2100的高性价比使其成为高校实验室的理想设备。其直观的操作界面与丰富的测量功能，可支撑“电路分析”“模拟电子技术”等课程的核心实验，如基尔霍夫定律验证、晶体管参数测试等。同时，配套的Excel/Word数据导入插件，方便学生将测量数据直接生成实验报告，降低数据处理工作量，提升实验教学质量。

Keithley吉时利2100系列六位半USB数字万用表

 

Keithley2100六位半USB数字万用表以“精密测量平民化”为核心定位，通过优化硬件架构与软件生态，打破了高精度仪器的价格壁垒。其0.0038%的测量精度、11种全功能覆盖、USB远程控制能力，使其既能满足研发校准的高端需求，又能适配生产教学的批量应用。在电子测量向“高精度、自动化、低成本”转型的趋势下，2100不仅是一款优秀的测量工具，更成为推动精密测量技术普及的核心载体。未来，随着工业4.0与智能制造的深入发展，其在自动化测试系统中的集成价值将进一步凸显，为各行业的质量提升与效率优化提供坚实支撑。