Детальне пояснення вибору діапазону мультиметра та похибки вимірювання
При вимірюванні мультиметром будуть певні похибки. Деякі з цих похибок є максимальними абсолютними похибками, які допускає рівень точності самого приладу. Деякі з них є помилками людини через неправильне налаштування та використання. Якщо ви правильно зрозумієте характеристики мультиметрів і причини похибок вимірювань, а також оволодієте правильними прийомами і методами вимірювання, ви зможете зменшити похибки вимірювань.
Однією з причин, що впливає на точність вимірювання, є людська помилка читання. Це неминуче, але його можна мінімізувати. Тому при використанні слід звернути особливу увагу на наступні моменти:
1. Перед вимірюванням розташуйте мультиметр горизонтально і виконайте механічне встановлення нуля;
2. Під час читання тримати очі перпендикулярно вказівці;
3. Під час вимірювання опору коригування нуля необхідно виконувати при кожному перемиканні передач. Якщо він не досягає нуля, замініть акумулятор на новий;
4. Вимірюючи опір або високу напругу, не тримайте металеву частину щупа руками, щоб уникнути шунтування опору тіла людини, збільшення похибки вимірювання або спричинення ураження електричним струмом;
5. Під час вимірювання опору в RC-ланцюзі вимкніть джерело живлення в ланцюзі та розрядіть всю електроенергію, що зберігається в конденсаторі, перед повторним вимірюванням. Після виключення помилок читання людиною ми проводимо аналіз інших помилок.
1. Мультиметр вибір діапазону напруги і струму і похибка вимірювання
Рівні точності мультиметрів зазвичай поділяються на кілька рівнів, наприклад {{0}}.1, 0,5, 1,5, 2,5, 5 тощо. Калібрування рівня точності (точності) напруги постійного струму, струму, Напруга змінного струму, струм та інші передачі представлені у відсотках від максимально допустимої абсолютної похибки △X і повного значення шкали вибраного діапазону. Виражається формулою: A%=(△X/повне значення шкали)×100%... 1
(1) Помилка, викликана використанням мультиметрів з різною точністю для вимірювання однакової напруги
Наприклад: існує стандартна напруга 10В, і вона вимірюється двома мультиметрами на рівні 100 В і рівні 0,5 і рівні 15 В і рівні 2,5. Який лічильник має найменшу похибку вимірювання?
Рішення: З рівняння 1: Перше вимірювання лічильника: Максимальна абсолютна допустима похибка
△X1=±0.5%×100V=±0.50V.
Друга перевірка лічильника: максимальна абсолютна допустима похибка
△X2=±2.5%×l5V=±0.375V.
Порівнюючи △X1 і △X2, можна побачити, що хоча точність першого лічильника вища, ніж точність другого лічильника, похибка, спричинена вимірюванням за допомогою першого лічильника, більша, ніж похибка, спричинена вимірюванням за допомогою другого лічильника. метр. Тому видно, що при виборі мультиметра чим вище точність, тим краще. Для мультиметра з високою точністю також потрібно вибрати відповідний діапазон вимірювання. Лише правильно вибравши діапазон вимірювань, можна розкрити потенційну точність мультиметра.
(2) Помилка, викликана вимірюванням однієї напруги з різними діапазонами мультиметра
Наприклад: мультиметр MF-30 має точність рівня 2,5. Він використовує шестерні 100 В і 25 В для вимірювання стандартної напруги 23 В. Яка шестерня має найменшу похибку?
Рішення: максимальна абсолютна допустима похибка блоку 100 В:
X(100)=±2.5%×100V=±2.5V.
Максимальна абсолютна допустима похибка блоку 25 В: △X (25)=±2,5% × 25 В=±0.625В. Це видно з наведеного вище рішення:
Використовуйте механізм 100 В для вимірювання стандартної напруги 23 В. Значення на мультиметрі становить від 20,5 В до 25,5 В. Використовуйте механізм 25 В для вимірювання стандартної напруги 23 В. Значення на мультиметрі становить від 22,375 В до 23,625 В. Судячи з наведених вище результатів, △X (100) більше, ніж △X (25), тобто похибка вимірювання блоку 100 В набагато більша, ніж похибка вимірювання блоку 25 В. Таким чином, коли мультиметр вимірює різні напруги, похибки, створені вимірюванням у різних діапазонах, різні. За умови виконання виміряного значення сигналу слід вибирати передачу з максимально малим діапазоном. Це підвищує точність вимірювань.
(3) Помилка, спричинена вимірюванням двох різних напруг з однаковим діапазоном мультиметра
Наприклад: мультиметр MF-30 має точність 2,5. Він використовує механізм 100 В для вимірювання стандартної напруги 20 В і 80 В. Яка шестерня має найменшу похибку?
Рішення: Максимальна відносна похибка: △A%=максимальна абсолютна похибка △X/виміряне стандартне коригування напруги × 100%, максимальна абсолютна похибка в блоці 100 В △X (100)=±2,5% × 100 В { {8}} ±2,5 В.
Для 20 В його індикаторне значення становить 17,5 В-22,5 В. Максимальна відносна похибка: A(20)%=(±2,5В/20В)×100%=±12,5%.
Для 80 В його індикаторне значення становить 77,5 В-82,5 В. Його максимальна відносна похибка становить:
A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%.
Порівнюючи максимальні відносні похибки виміряних напруг 20В і 80В, можна побачити, що перша має набагато більшу похибку, ніж друга. Тому при використанні одного діапазону мультиметра для вимірювання двох різних напруг вищу точність матиме та, яка ближче до повного значення шкали. Тому при вимірюванні напруги вимірювана напруга повинна бути вище 2/3 діапазону мультиметра. Тільки таким чином можна зменшити похибки вимірювань.
2. Вибір діапазону та похибка вимірювання електричного бар'єру
Кожен діапазон електричного опору може вимірювати значення опору від 0 до ∞. Шкала омметра нелінійна, нерівномірна перевернута шкала. Виражається у відсотках від довжини дуги лінійки. Крім того, внутрішній опір кожного діапазону дорівнює центральному числу шкали, помноженому на довжину дуги лінійки, що називається «центральним опором». Тобто, коли виміряний опір дорівнює центральному опору вибраного діапазону, струм, що протікає в ланцюзі, становить половину повного струму. Покажчик знаходиться в центрі шкали. Його точність виражається такою формулою:
R%=(△R/опір центру)×100%……2
(1) У разі використання мультиметра для вимірювання того самого опору 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. Рівень точності - 2,5. Використовуйте його для вимірювання стандартного опору 500 Ом і запитайте, чи використовуєте ви блок R×l0 чи блок R×100 для вимірювання, який із них має більшу похибку? Рішення: З рівняння 2:
Максимально допустима абсолютна похибка блоку R×l0 становить △R(10)=центральний опір×R%=250Ω×(±2,5)%=±6,25 Ω. Використовуйте його для вимірювання стандартного опору 500 Ом, а значення стандартного опору 500 Ом становить від 493,75 Ом до 506,25 Ом. Максимальна відносна похибка: ±6,25÷500Ω×100%=±1,25%.
Максимальна абсолютна допустима похибка блоку R×l00 становить △R (100)=центральний опір × R% 2,5 кОм × (±2,5)%=±62,5 Ом. Використовуйте його для вимірювання стандартного опору 500 Ом, а значення стандартного опору 500 Ом становить від 437,5 Ом до 562,5 Ом. Максимальна відносна похибка: ±62,5÷500Ω×100%=±10,5%.
Порівняння результатів розрахунків показує, що при виборі різних діапазонів опорів похибки вимірювань сильно відрізняються. Тому при виборі діапазону передач намагайтеся, щоб виміряне значення опору знаходилося в центрі довжини дуги шкали діапазону. Точність вимірювань буде вище.
