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萬(wàn)用表各擋量程選擇測(cè)量誤差分析

更新時(shí)間:2020-06-15   點(diǎn)擊次數(shù):1955次

用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量時(shí)會(huì)帶來(lái)一定的誤差。這些誤差有些是儀表本身的準(zhǔn)確度等級(jí)所允許的大誤差。有些是調(diào)整、使用不當(dāng)帶來(lái)的人為誤差。正確了解萬(wàn)用表的特點(diǎn)以及測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因,掌握正確的測(cè)量技術(shù)和方法,就可以減小測(cè)量誤差。

人為讀數(shù)誤差是影響測(cè)量精度的原因之一。它是不可避免的,但可以盡量減小。因此,使用中要特別注意以下幾點(diǎn):1測(cè)量前要把萬(wàn)用表水平放置,進(jìn)行機(jī)械調(diào)零;2讀數(shù)時(shí)眼睛要與指針保持垂直;3測(cè)電阻時(shí),每換一次擋都要進(jìn)行調(diào)零。調(diào)不到零時(shí)要更換新電池;4測(cè)量電阻或高壓時(shí),不能用手捏住表筆的金屬部位,以免人體電阻分流,增大測(cè)量誤差或觸電;5在測(cè)量RC電路中的電阻時(shí),要切斷電路中的電源,并把電容器儲(chǔ)存的電泄放完,然后再進(jìn)行測(cè)量。在排除了人為讀數(shù)誤差以后,我們對(duì)其他誤差進(jìn)行一些分析。

1.萬(wàn)用表電壓、電流擋量程選擇與測(cè)量誤差

萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度等級(jí)一般分為0.1、0.5、1.5、2.5、5等幾個(gè)等級(jí)。直流電壓、電流,交流電壓、電流等各擋,準(zhǔn)確度(精確度)等級(jí)的標(biāo)定是由其大允許誤差 △X與所選量程滿度值的百分?jǐn)?shù)表示的。以公式表示:A%=(△X/滿度值)×100%…… 1

(1)采用準(zhǔn)確度不同的萬(wàn)用表測(cè)量同一個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差

例如:有一個(gè)10V標(biāo)準(zhǔn)電壓,用100V擋、0.5級(jí)和15V擋、2.5級(jí)的兩塊萬(wàn)用表測(cè)量,問(wèn)哪塊表測(cè)量誤差???

解:由1式得:一塊表測(cè):大允許誤差

△X1=±0.5%×100V=±0.50V。

第二塊表測(cè):大允許誤差

△X2=±2.5%×l5V=±0.375V。

比較△X1和△X2可以看出:雖然一塊表準(zhǔn)確度比第二塊表準(zhǔn)確度高,但用一塊表測(cè)量所產(chǎn)生的誤差卻比第二塊表測(cè)量所產(chǎn)生的誤差大。因此,可以看出,在選用萬(wàn)用表時(shí),并非準(zhǔn)確度越高越好。有了準(zhǔn)確度高的萬(wàn)用表,還要選用合適的量程。只有正確選擇量程,才能發(fā)揮萬(wàn)用表潛在的準(zhǔn)確度。

(2)用一塊萬(wàn)用表的不同量程測(cè)量同一個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差

例如:MF-30型萬(wàn)用表,其準(zhǔn)確度為2.5級(jí),選用100V擋和25V擋測(cè)量一個(gè)23V標(biāo)準(zhǔn)電壓,問(wèn)哪一擋誤差???

解:100V擋大允許誤差:

X(100)=±2.5%×100V=±2.5V。

25V擋大允許誤差:△X(25)=±2.5%×25V=±0.625V。由上面的解可知:

用100V擋測(cè)量23V標(biāo)準(zhǔn)電壓,在萬(wàn)用表上的示值在20.5V-25.5V之間。用25V擋測(cè)量23V標(biāo)準(zhǔn)電壓,在萬(wàn)用表上的示值在22.375V-23.625V之間。由以上結(jié)果來(lái)看,△X(100)大于△X(25),即100V擋測(cè)量的誤差比25V擋測(cè)量的誤差大得多。因此,一塊萬(wàn)用表測(cè)量不同電壓時(shí),用不同量程測(cè)量所產(chǎn)生的誤差是不相同的。在滿足被測(cè)信號(hào)數(shù)值的情況下,應(yīng)盡量選用量程小的擋。這樣可以提高測(cè)量的精確度。

(3)用一塊萬(wàn)用表的同一個(gè)量程測(cè)量不同的兩個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差

例如:MF-30型萬(wàn)用表,其準(zhǔn)確度為2.5級(jí),用100V擋測(cè)量一個(gè)20V和80V的標(biāo)準(zhǔn)電壓,問(wèn)哪一擋誤差小?

解:大相對(duì)誤差:△A%=大誤差△X/被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)×100%,100V擋的大誤差△X(100)=±2.5%×100V=±2.5V。

對(duì)于20V而言,其示值介于17.5V-22.5V之間。其大相對(duì)誤差為:A(20)%=(±2.5V/20V)×100%=±12.5%。

對(duì)于80V而言,其示值介于77.5V-82.5V之間。其大相對(duì)誤差為:

A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%。

比較被測(cè)電壓20V和80V的大相對(duì)誤差可以看出:前者比后者的誤差大的多。因此,用一塊萬(wàn)用表的同一個(gè)量程測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同電壓的時(shí)候,誰(shuí)離滿擋值近,誰(shuí)的準(zhǔn)確度就高。所以,在測(cè)量電壓時(shí),應(yīng)使被測(cè)電壓指示在萬(wàn)用表量程的2/3以上。只有這樣才能減小測(cè)量誤差。

2.電阻擋的量程選擇與測(cè)量誤差

電阻擋的每一個(gè)量程都可以測(cè)量0~∞的電阻值。歐姆表的標(biāo)尺刻度是非線性、不均勻的倒刻度。是用標(biāo)尺弧長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的。而且各量程的內(nèi)阻等于標(biāo)尺弧長(zhǎng)的中心刻度數(shù)乘倍率,稱作“中心電阻”。也就是說(shuō),被測(cè)電阻等于所選擋量程的中心電阻時(shí),電路中流過(guò)的電流是滿度電流的一半。指針指示在刻度的中央。其準(zhǔn)確度用下式表示:
R%=(△R/中心電阻)×100%……2

(1)用一塊萬(wàn)用表測(cè)量同一個(gè)電阻時(shí),選用不同的量程所產(chǎn)生的誤差

例如:MF-30型萬(wàn)用表,其Rxl0擋的中心電阻為250Ω;R×l00擋的中心電阻為2.5kΩ。準(zhǔn)確度等級(jí)為2.5級(jí)。用它測(cè)一個(gè)500Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻,問(wèn)用R×l0擋與R×100擋來(lái)測(cè)量,哪個(gè)誤差大?解:由2式得:

R×l0擋大允許誤差△R(10)=中心電阻×R%=250Ω×(±2.5)%=±6.25Ω。用它測(cè)量500Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻,則500Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻的示值介于493.75Ω~506.25Ω之間。大相對(duì)誤差為:±6.25÷500Ω×100%=±1.25%。

R×l00擋大允許誤差△R(100)=中心電阻×R%2.5kΩ×(±2.5)%=±62.5Ω。用它測(cè)量500Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻,則500Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻的示值介于437.5Ω~562.5Ω之間。大相對(duì)誤差為:±62.5÷500Ω×100%=±10.5%。

由計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明,選擇不同的電阻量程,測(cè)量產(chǎn)生的誤差相差很大。因此,在選擇擋位量程時(shí),要盡量使被測(cè)電阻值處于量程標(biāo)尺弧長(zhǎng)的中心部位。測(cè)量精度會(huì)高一些。