Аналіз похибки вимірювання напруги між цифровим і стрілочним мультиметрами
Якщо виміряна напруга є напругою в мережі, яка становить 50 Гц змінного струму, і обидва лічильники кваліфіковані, це може вказувати лише на те, що внутрішній опір виміряної напруги занадто високий. Найбільший фактор, який впливає на результати вимірювання напруги стрілочним мультиметром і цифровим мультиметром на однаковій частоті, – це різниця внутрішнього опору, яка є значною та не однакового порядку величини. Коли внутрішній опір виміряної напруги малий, різниця незначна. Коли внутрішній опір вимірюваної напруги великий, результати вимірювання будуть суттєво відрізнятися.
У цій ситуації можливо, що виміряна напруга не відповідає фактичній лінії електроживлення 220 В під напругою, або напрузі, виміряній після того, як провід під напругою проходить через певний електричний прилад, або напрузі в корпусі витоку електроприладу.
Виключення наведених вище можливостей може означати лише те, що один із двох лічильників є неточним і потребує технічного обслуговування та калібрування.
Виникла помилка вимірювання напруги. Спочатку потрібно з’ясувати, яка частота виміряної напруги змінного струму в Гц? Чи є ця напруга чистою синусоїдою?
Усі типи мультиметрів, які зараз доступні на ринку, мають діапазон частотної характеристики та форму сигналу змінного струму, вказані в посібниках для вимірювання напруги змінного струму. Для різних звичайних цифрових мультиметрів їхня частотна характеристика зазвичай становить 40-1000 Гц, і вона має бути синусоїдальною (спотворення менше або дорівнює 1%). Виміряна напруга змінного струму, що перевищує вказаний вище діапазон, не гарантує точності вимірювання. Це пояснюється тим, що більшість схем перетворення змінного струму в постійний струм у цифрових мультиметрах розроблено з використанням подвійного операційного підсилювача малої потужності TL062, який має обмежений GBW (добуток пропускної здатності підсилення), тому цифрові мультиметри не можуть вимірювати високочастотну напругу змінного струму (звичайно, це також залежить від того, чи компенсований дільник напруги мультиметра).
Що стосується типового стрілочного мультиметра (який вперше був винайдений американцями і існує вже 100 років), то його внутрішня структура досить проста і складається з високочутливої вимірювальної головки, діодного випрямлення та дільника напруги (кілька стрілочних мультиметрів додайте операційний підсилювач між головкою вимірювача та дільником напруги для покращення чутливості). Тому точність вимірювання цього старовинного і недорогого мультиметра не зрівняється з цифровим мультиметром. Дільник напруги цього типу лічильника зазвичай не має компенсації ємності, тому його частотна характеристика зазвичай становить 40-400 Гц.
Два лічильники вимірюють однакову змінну напругу з різницею в кілька десятків вольт. По-перше, вам потрібно перевірити мережу опору дільника напруги, щоб побачити, чи змінилося значення якогось із резисторів? Якщо все нормально, можна також перевірити, чи може стрілка стрілочного мультиметра вказувати на нульове положення? Для цифрового мультиметра, чи можете ви перевірити, чи потенціометр калібрування його діапазону напруги змінного струму не закріплений?
До речі, якщо ви хочете точно виміряти напругу змінного струму будь-якої форми сигналу, рекомендується придбати мультиметр із справжнім ефективним значенням (TRMS). Цей тип мультиметра може точно вимірювати напругу змінного струму різних форм сигналів, таких як синусоїда, трикутні хвилі, прямокутні хвилі тощо, і не залежить від спотворень.
Цей портативний мультиметр дійсного ефективного значення зазвичай використовує спеціальні інтегральні схеми TRMS AD736 і AD737 (вироблені компанією Analog Devices у Сполучених Штатах) для схеми перетворення змінного струму в постійний, що дозволяє вимірювати напругу змінного струму в будь-якій формі сигналу.
