Як вибрати діапазон мультиметра та аналіз похибок вимірювання
При вимірюванні мультиметром будуть деякі похибки. Деякі з цих похибок є максимальними абсолютними похибками, які допускає клас точності самого лічильника. Деякі з них є помилками людини через неправильне налаштування та використання. Правильно розуміючи характеристики мультиметра та причини похибок вимірювань, а також оволодіваючи правильними техніками та методами вимірювання, можна зменшити похибки вимірювань.
Однією з причин, що впливають на точність вимірювань, є людська помилка читання. Це неминуче, але його можна мінімізувати. Тому при використанні необхідно звернути особливу увагу на наступні моменти: 1. Розташуйте мультиметр горизонтально та виконайте механічне налаштування нуля перед вимірюванням; 2. Під час читання тримати очі вертикально до вказівки; 3. Під час вимірювання опору при кожному перемиканні передач необхідно проводити нульове регулювання. Якщо він не налаштований на нуль, слід замінити нову батарею; 4. Вимірюючи опір або високу напругу, не тримайте металеву частину випробувального щупа руками, щоб уникнути шунтування опору тіла людини, збільшення похибки вимірювання або ураження електричним струмом; 5. Під час вимірювання опору в RC ланцюзі необхідно вимкнути живлення в ланцюзі та розрядити електрику, що зберігається в конденсаторі, перш ніж проводити вимірювання. Після виключення помилок читання людиною ми проводимо аналіз інших помилок.
1. Мультиметр вибір діапазону напруги і струму і похибка вимірювання
Рівень точності мультиметра зазвичай поділяється на {{0}}.1, 0,5, 1,5, 2,5, 5 та інші рівні. Для напруги постійного струму, струму, напруги змінного струму, струму та інших передач калібрування класу точності (точності) виражається відсотком максимально допустимої абсолютної похибки △X і значенням повної шкали вибраного діапазону. Виражається формулою: відсоток =(△X/повне значення шкали)×100 відсотків ...... 1
(1) Використання мультиметрів з різною точністю для вимірювання похибки тієї самої напруги
Наприклад: є стандартна напруга 10V, і вона вимірюється двома мультиметрами на 100V, 0,5 і 15V, і 2,5. Який лічильник має найменшу похибку вимірювання?
Розв'язання: Отримано з формули 1: Вимірюється перший метр: максимальна абсолютна допустима похибка
△X{{0}}±0,5 відсотків ×100 В=±0,50 В.
Друга таблиця вимірювань: максимальна абсолютна допустима похибка
△X{{0}}±2,5 відсотка ×l5В=±0,375В.
Порівнюючи △X1 і △X2, можна побачити, що хоча точність першого годинника вища, ніж точність другого годинника, похибка вимірювання першого годинника більша, ніж похибка другого годинника. Тому видно, що при виборі мультиметра чим вище точність, тим краще. У мультиметра з високою точністю необхідно вибрати відповідний діапазон. Потенційна точність мультиметра може бути використана лише шляхом вибору правильного діапазону.
(2) Помилка, викликана вимірюванням однієї напруги з різними діапазонами мультиметра
Наприклад: мультиметр типу MF-30, його точність становить 2,5, виберіть шестерню 100 В і шестерню 25 В, щоб виміряти стандартну напругу 23 В, яка шестерня має найменшу похибку?
Рішення: Максимальна абсолютна допустима похибка блоку 100 В становить:
X(100)=±2,5% ×100В=±2,5В.
Максимальна абсолютна допустима похибка блоку 25 В: △X(25)=±2,5 відсотка ×25В=±0.625В. З наведеного вище рішення видно, що:
Використовуйте шестерню 100 В, щоб виміряти стандартну напругу 23 В, а показане значення на мультиметрі становить від 20,5 В до 25,5 В. Використовуйте механізм 25 В, щоб виміряти стандартну напругу 23 В, і значення показання на мультиметрі знаходиться в межах від 22,375 В до 23,625 В. З наведених вище результатів △X (100) більше, ніж △X (25), тобто похибка вимірювання 100 В набагато більша, ніж похибка вимірювання 25 В. Тому, коли мультиметр вимірює різні напруги, похибки, створені різними діапазонами, різні. У разі задоволення значення вимірюваного сигналу слід вибирати максимально малий діапазон. Це підвищує точність вимірювання.
(3) Помилка, спричинена вимірюванням двох різних напруг з однаковим діапазоном мультиметра
Наприклад: мультиметр типу MF-30, його точність становить 2,5, використовуйте механізм 100 В для вимірювання стандартної напруги 20 В і 80 В, який механізм має найменшу похибку?
Рішення: Максимальна відносна похибка: △A відсоток =максимальна абсолютна похибка △X/виміряне стандартне коригування напруги × 100 відсотків, максимальна абсолютна похибка блоку 100 В △X(100)=±2,5 відсотка × 100 В =±2,5 В.
Для 20 В його індикаторне значення становить 17,5 В-22,5 В. Максимальна відносна похибка становить: A(20) відсотків =(±2,5 В/20 В)×100 відсотків =±12,5 відсотків.
Для 80 В його індикаторне значення становить 77,5 В-82,5 В. Його максимальна відносна похибка становить:
A(80) відсотків =±(2,5 В/80 В)×100 відсотків =±3,1 відсотка .
Порівнюючи максимальну відносну похибку виміряної напруги 20В і 80В, можна побачити, що похибка першого значно більша, ніж другого. Таким чином, при використанні одного діапазону мультиметра для вимірювання двох різних напруг, той, хто ближче до значення повного діапазону, має вищу точність. Тому при вимірюванні напруги вимірювана напруга повинна вказуватися більше ніж на 2/3 діапазону мультиметра. Тільки так можна зменшити похибку вимірювання.
2. Вибір діапазону та похибка вимірювання електричного бар'єру
Кожен діапазон електричного бар’єру може вимірювати значення опору від 0 до ∞. Шкала омметра є нелінійною, нерівномірною зворотною шкалою. Виражається у відсотках від довжини дуги лінійки. А внутрішній опір кожного діапазону дорівнює центральній шкалі довжини дуги шкали, помноженій на коефіцієнт множення, який називається "центровим опором". Тобто, коли виміряний опір дорівнює центральному опору вибраного діапазону, струм, що протікає в ланцюзі, становить половину повного струму. Покажчик вказує на центр шкали. Його точність виражається як:
Відсоток R =(△R/опір центру)×100 відсотків ……2
(1) Під час вимірювання того самого опору мультиметром помилка спричинена вибором різних діапазонів
Наприклад: мультиметр MF{{0}}, центральний опір блоку Rxl0 становить 250 Ом; центральний опір блоку R×l00 становить 2,5 кОм. Рейтинг точності 2,5. Використовуйте його для вимірювання стандартного опору 500 Ом і запитайте блоки R×10 і блоки R×100 для вимірювання, який має найбільшу похибку? Рішення: З формули 2 отримуємо:
R×l0 максимальна абсолютна допустима похибка блоку △R(10)=опір центру ×R відсотків =250Ω×(±2,5) відсотків =±6,25Ω. Використовуйте його для вимірювання стандартного опору 500 Ом, індикаторне значення стандартного опору 500 Ом становить 493,75 Ом-506.25 Ом. Максимальна відносна похибка: ±6,25÷500Ω×100 відсотків =±1,25 відсотків.
Максимально допустима абсолютна похибка блоку R×l00 △R(100)=центральний опір×R％2,5kΩ×(±2,5)％=±62,5Ω. Використовуйте його для вимірювання стандартного опору 500 Ом, індикаторне значення стандартного опору 500 Ом становить 437,5 Ом -562.5 Ом. Максимальна відносна похибка: ±62,5÷500Ω×100 відсотків =±10,5 відсотків.
Порівняння результатів розрахунків показує, що коли вибираються різні діапазони опору, похибки, створені вимірюванням, дуже відрізняються. Тому при виборі діапазону передач намагайтеся, щоб вимірюване значення опору знаходилося в центрі довжини дуги шкали діапазону. Точність вимірювань буде вище.
