用进行测量时会带来一定的误差。这些误差有些是仪表本身的准确度等级所允许的最大绝对误差。有些是调整、使用不当带来的人为误差。正确了解万用表的特点以及测量误差产生的原因,掌握正确的测量技术和方法,就可以减小测量误差。
人为读数误差是影响测量精度的原因之一。它是不可避免的,但可以尽量减小。因此,使用中要特别注意以下几点:1测量前要把万用表水平放置,进行机械调零;2读数时眼睛要与指针保持垂直;3测电阻时,每换一次挡都要进行调零。调不到零时要更换新电池;4测量电阻或高压时,不能用手捏住表笔的金属部位,以免人体电阻分流,增大测量误差或触电;5在测量rc电路中的电阻时,要切断电路中的,并把器储存的电泄放完,然后再进行测量。在排除了人为读数误差以后,我们对其他误差进行一些分析。
1.万用表电压、电流挡量程选择与测量误差
万用表的准确度等级一般分为0.1、0.5、1.5、2.5、5等几个等级。直流电压、电流,交流电压、电流等各挡,准确度(精确度)等级的标定是由其最大绝对允许误差 △x与所选量程满度值的百分数表示的。以公式表示:a%=(△x/满度值)×100%…… 1
(1)采用准确度不同的万用表测量同一个电压所产生的误差
例如:有一个10v标准电压,用100v挡、0.5级和15v挡、2.5级的两块万用表测量,问哪块表测量误差小?
解:由1式得:第一块表测:最大绝对允许误差
△x1=±0.5%×100v=±0.50v。
第二块表测:最大绝对允许误差
△x2=±2.5%×l5v=±0.375v。
比较△x1和△x2可以看出:虽然第一块表准确度比第二块表准确度高,但用第一块表测量所产生的误差却比第二块表测量所产生的误差大。因此,可以看出,在选用万用表时,并非准确度越高越好。有了准确度高的万用表,还要选用合适的量程。只有正确选择量程,才能发挥万用表潜在的准确度。
(2)用一块万用表的不同量程测量同一个电压所产生的误差
例如:mf-30型万用表,其准确度为2.5级,选用100v挡和25v挡测量一个23v标准电压,问哪一挡误差小?
解:100v挡最大绝对允许误差:
x(100)=±2.5%×100v=±2.5v。
25v挡最大绝对允许误差:△x(25)=±2.5%×25v=±0.625v。由上面的解可知:
用100v挡测量23v标准电压,在万用表上的示值在20.5v-25.5v之间。用25v挡测量23v标准电压,在万用表上的示值在22.375v-23.625v之间。由以上结果来看,△x(100)大于△x(25),即100v挡测量的误差比25v挡测量的误差大得多。因此,一块万用表测量不同电压时,用不同量程测量所产生的误差是不相同的。在满足被测信号数值的情况下,应尽量选用量程小的挡。这样可以提高测量的精确度。
(3)用一块万用表的同一个量程测量不同的两个电压所产生的误差
例如:mf-30型万用表,其准确度为2.5级,用100v挡测量一个20v和80v的标准电压,问哪一挡误差小?
解:最大相对误差:△a%=最大绝对误差△x/被测标准电压调×100%,100v挡的最大绝对误差△x(100)=±2.5%×100v=±2.5v。
对于20v而言,其示值介于17.5v-22.5v之间。其最大相对误差为:a(20)%=(±2.5v/20v)×100%=±12.5%。
对于80v而言,其示值介于77.5v-82.5v之间。其最大相对误差为:
a(80)%=±(2.5v/80v)×100%=±3.1%。
比较被测电压20v和80v的最大相对误差可以看出:前者比后者的误差大的多。因此,用一块万用表的同一个量程测量两个不同电压的时候,谁离满挡值近,谁的准确度就高。所以,在测量电压时,应使被测电压指示在万用表量程的2/3以上。只有这样才能减小测量误差。
2.电阻挡的量程选择与测量误差
电阻挡的每一个量程都可以测量0~∞的电阻值。欧姆表的标尺刻度是非线性、不均匀的倒刻度。是用标尺弧长的百分数来表示的。而且各量程的内阻等于标尺弧长的中心刻度数乘倍率,称作“中心电阻”。也就是说,被测电阻等于所选挡量程的中心电阻时,电路中流过的电流是满度电流的一半。指针指示在刻度的中央。其准确度用下式表示:
r%=(△r/中心电阻)×100%……2
(1)用一块万用表测量同一个电阻时,选用不同的量程所产生的误差
例如:mf-30型万用表,其rxl0挡的中心电阻为250ω;r×l00挡的中心电阻为2.5kω。准确度等级为2.5级。用它测一个500ω的标准电阻,问用r×l0挡与r×100挡来测量,哪个误差大?解:由2式得:
r×l0挡最大绝对允许误差△r(10)=中心电阻×r%=250ω×(±2.5)%=±6.25ω。用它测量500ω标准电阻,则500ω标准电阻的示值介于493.75ω~506.25ω之间。最大相对误差为:±6.25÷500ω×100%=±1.25%。
r×l00挡最大绝对允许误差△r(100)=中心电阻×r%2.5kω×(±2.5)%=±62.5ω。用它测量500ω标准电阻,则500ω标准电阻的示值介于437.5ω~562.5ω之间。最大相对误差为:±62.5÷500ω×100%=±10.5%。
由计算结果对比表明,选择不同的电阻量程,测量产生的误差相差很大。因此,在选择挡位量程时,要尽量使被测电阻值处于量程标尺弧长的中心部位。测量精度会高一些。