用萬用表進(jìn)行測量時會帶來一定的誤差。這些誤差有些是儀表本身的準(zhǔn)確度等級所允許的大誤差。有些是調(diào)整、使用不當(dāng)帶來的人為誤差。正確了解萬用表的特點以及測量誤差產(chǎn)生的原因,掌握正確的測量技術(shù)和方法,就可以減小測量誤差。
人為讀數(shù)誤差是影響測量精度的原因之一。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:1測量前要把萬用表水平放置,進(jìn)行機械調(diào)零;2讀數(shù)時眼睛要與指針保持垂直;3測電阻時,每換一次擋都要進(jìn)行調(diào)零。調(diào)不到零時要更換新電池;4測量電阻或高壓時,不能用手捏住表筆的金屬部位,以免人體電阻分流,增大測量誤差或觸電;5在測量rc電路中的電阻時,要切斷電路中的電源,并把電容器儲存的電泄放完,然后再進(jìn)行測量。在排除了人為讀數(shù)誤差以后,我們對其他誤差進(jìn)行一些分析。
1.萬用表電壓、電流擋量程選擇與測量誤差
萬用表的準(zhǔn)確度等級一般分為0.1、0.5、1.5、2.5、5等幾個等級。直流電壓、電流,交流電壓、電流等各擋,準(zhǔn)確度(精確度)等級的標(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)確度不同的萬用表測量同一個電壓所產(chǎn)生的誤差
例如:有一個10v標(biāo)準(zhǔn)電壓,用100v擋、0.5級和15v擋、2.5級的兩塊萬用表測量,問哪塊表測量誤差小?
解:由1式得:一塊表測:大允許誤差
△x1=±0.5%×100v=±0.50v。
第二塊表測: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,但用一塊表測量所產(chǎn)生的誤差卻比第二塊表測量所產(chǎn)生的誤差大。因此,可以看出,在選用萬用表時,并非準(zhǔn)確度越高越好。有了準(zhǔn)確度高的萬用表,還要選用合適的量程。只有正確選擇量程,才能發(fā)揮萬用表潛在的準(zhǔn)確度。
(2)用一塊萬用表的不同量程測量同一個電壓所產(chǎn)生的誤差
例如:mf-30型萬用表,其準(zhǔn)確度為2.5級,選用100v擋和25v擋測量一個23v標(biāo)準(zhǔn)電壓,問哪一擋誤差???
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擋測量23v標(biāo)準(zhǔn)電壓,在萬用表上的示值在20.5v-25.5v之間。用25v擋測量23v標(biāo)準(zhǔn)電壓,在萬用表上的示值在22.375v-23.625v之間。由以上結(jié)果來看,△x(100)大于△x(25),即100v擋測量的誤差比25v擋測量的誤差大得多。因此,一塊萬用表測量不同電壓時,用不同量程測量所產(chǎn)生的誤差是不相同的。在滿足被測信號數(shù)值的情況下,應(yīng)盡量選用量程小的擋。這樣可以提高測量的精確度。
(3)用一塊萬用表的同一個量程測量不同的兩個電壓所產(chǎn)生的誤差
例如:mf-30型萬用表,其準(zhǔn)確度為2.5級,用100v擋測量一個20v和80v的標(biāo)準(zhǔn)電壓,問哪一擋誤差小?
解:大相對誤差:△a%=大誤差△x/被測標(biāo)準(zhǔn)電壓調(diào)×100%,100v擋的大誤差△x(100)=±2.5%×100v=±2.5v。
對于20v而言,其示值介于17.5v-22.5v之間。其大相對誤差為:a(20)%=(±2.5v/20v)×100%=±12.5%。
對于80v而言,其示值介于77.5v-82.5v之間。其大相對誤差為:
a(80)%=±(2.5v/80v)×100%=±3.1%。
比較被測電壓20v和80v的大相對誤差可以看出:前者比后者的誤差大的多。因此,用一塊萬用表的同一個量程測量兩個不同電壓的時候,誰離滿擋值近,誰的準(zhǔn)確度就高。所以,在測量電壓時,應(yīng)使被測電壓指示在萬用表量程的2/3以上。只有這樣才能減小測量誤差。
2.電阻擋的量程選擇與測量誤差
電阻擋的每一個量程都可以測量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)尺弧長的百分?jǐn)?shù)來表示的。而且各量程的內(nèi)阻等于標(biāo)尺弧長的中心刻度數(shù)乘倍率,稱作“中心電阻”。也就是說,被測電阻等于所選擋量程的中心電阻時,電路中流過的電流是滿度電流的一半。指針指示在刻度的*。其準(zhǔn)確度用下式表示:
r%=(△r/中心電阻)×100%……2
(1)用一塊萬用表測量同一個電阻時,選用不同的量程所產(chǎn)生的誤差
例如:mf-30型萬用表,其rxl0擋的中心電阻為250ω;r×l00擋的中心電阻為2.5kω。準(zhǔn)確度等級為2.5級。用它測一個500ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻,問用r×l0擋與r×100擋來測量,哪個誤差大?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。大相對誤差為:±62.5÷500ω×100%=±10.5%。
由計算結(jié)果對比表明,選擇不同的電阻量程,測量產(chǎn)生的誤差相差很大。因此,在選擇擋位量程時,要盡量使被測電阻值處于量程標(biāo)尺弧長的中心部位。測量精度會高一些。