Λεπτομερής επεξήγηση της επιλογής εύρους πολυμέτρων και του σφάλματος μέτρησης
Θα υπάρξουν ορισμένα σφάλματα κατά τη μέτρηση με ένα πολύμετρο. Μερικά από αυτά τα σφάλματα είναι τα μέγιστα απόλυτα σφάλματα που επιτρέπονται από το επίπεδο ακρίβειας του ίδιου του οργάνου. Ορισμένα είναι ανθρώπινα λάθη που προκαλούνται από ακατάλληλη προσαρμογή και χρήση. Εάν κατανοήσετε σωστά τα χαρακτηριστικά των πολύμετρων και τις αιτίες των σφαλμάτων μέτρησης και κατέχετε τις σωστές τεχνικές και μεθόδους μέτρησης, μπορείτε να μειώσετε τα σφάλματα μέτρησης.
Το ανθρώπινο αναγνωστικό λάθος είναι ένας από τους λόγους που επηρεάζει την ακρίβεια των μετρήσεων. Είναι αναπόφευκτο αλλά μπορεί να ελαχιστοποιηθεί. Ως εκ τούτου, πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στα ακόλουθα σημεία κατά τη χρήση:
1. Πριν από τη μέτρηση, τοποθετήστε το πολύμετρο οριζόντια και πραγματοποιήστε μηχανική ρύθμιση μηδενισμού.
2. Κρατήστε τα μάτια σας κάθετα στον δείκτη όταν διαβάζετε.
3. Κατά τη μέτρηση της αντίστασης, πρέπει να γίνεται μηδενική ρύθμιση κάθε φορά που αλλάζετε ταχύτητες. Εάν δεν μπορεί να φτάσει στο μηδέν, αντικαταστήστε την μπαταρία με μια νέα.
4. Κατά τη μέτρηση της αντίστασης ή της υψηλής τάσης, μην κρατάτε το μεταλλικό τμήμα του ακροδέκτη δοκιμής με τα χέρια σας για να αποφύγετε τη μετατόπιση της αντίστασης του ανθρώπινου σώματος, την αύξηση του σφάλματος μέτρησης ή την πρόκληση ηλεκτροπληξίας.
5. Κατά τη μέτρηση της αντίστασης σε ένα κύκλωμα RC, διακόψτε την παροχή ρεύματος στο κύκλωμα και αποφορτίστε όλη την ηλεκτρική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στον πυκνωτή πριν τη μέτρηση ξανά. Αφού εξαιρέσουμε τα ανθρώπινα λάθη ανάγνωσης, διεξάγουμε κάποια ανάλυση για άλλα λάθη.
1. Σφάλμα επιλογής και μέτρησης περιοχής τάσης και ρεύματος πολύμετρου
Τα επίπεδα ακρίβειας των πολύμετρων γενικά χωρίζονται σε διάφορα επίπεδα όπως {{0}}.1, 0,5, 1,5, 2,5, 5, κ.λπ. Η τάση AC, το ρεύμα και άλλες ταχύτητες αντιπροσωπεύονται από το ποσοστό του μέγιστου απόλυτου επιτρεπόμενου σφάλματος △X και την τιμή πλήρους κλίμακας του επιλεγμένου εύρους. Εκφράζεται με τον τύπο: A%=(△X/τιμή πλήρους κλίμακας)×100%... 1
(1) Σφάλμα που προκαλείται από τη χρήση πολύμετρων με διαφορετική ακρίβεια για τη μέτρηση της ίδιας τάσης
Για παράδειγμα: Υπάρχει τυπική τάση 10V και μετριέται με δύο πολύμετρα σε επίπεδο 100V και στάθμη 0,5 και στάθμη 15V και στάθμη 2,5. Ποιος μετρητής έχει το μικρότερο σφάλμα μέτρησης;
Λύση: Από την εξίσωση 1: Μέτρηση πρώτου μετρητή: Μέγιστο απόλυτο επιτρεπόμενο σφάλμα
△X1=±0.5%×100V=±0.50V.
Δεύτερη δοκιμή μετρητή: μέγιστο απόλυτο επιτρεπόμενο σφάλμα
△X2=±2.5%×l5V=±0.375V.
Συγκρίνοντας △X1 και △X2, μπορεί να φανεί ότι παρόλο που η ακρίβεια του πρώτου μετρητή είναι υψηλότερη από αυτή του δεύτερου μετρητή, το σφάλμα που προκαλείται από τη μέτρηση με τον πρώτο μετρητή είναι μεγαλύτερο από το σφάλμα που προκαλείται από τη μέτρηση με το δεύτερο μετρητής. Επομένως, μπορεί να φανεί ότι όταν επιλέγετε ένα πολύμετρο, όσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια, τόσο το καλύτερο. Με ένα πολύμετρο με υψηλή ακρίβεια, πρέπει επίσης να επιλέξετε το κατάλληλο εύρος μέτρησης. Μόνο με σωστή επιλογή του εύρους μέτρησης μπορεί να απελευθερωθεί η πιθανή ακρίβεια του πολύμετρου.
(2) Σφάλμα που προκαλείται από τη μέτρηση της ίδιας τάσης με διαφορετικά εύρη ενός πολύμετρου
Για παράδειγμα: το πολύμετρο MF-30 έχει ακρίβεια επιπέδου 2,5. Χρησιμοποιεί τα γρανάζια 100V και 25V για τη μέτρηση μιας τυπικής τάσης 23V. Ποια ταχύτητα έχει το μικρότερο σφάλμα;
Λύση: Το μέγιστο απόλυτο επιτρεπόμενο σφάλμα του μπλοκ 100V:
X(100)=±2.5%×100V=±2.5V.
Το μέγιστο απόλυτο επιτρεπόμενο σφάλμα του μπλοκ 25V: △X (25)=±2,5% × 25V=±0,625V. Μπορεί να φανεί από την παραπάνω λύση:
Χρησιμοποιήστε το γρανάζι 100V για να μετρήσετε την τυπική τάση 23V. Η τιμή στο πολύμετρο είναι μεταξύ 20,5V και 25,5V. Χρησιμοποιήστε το γρανάζι 25V για να μετρήσετε την τυπική τάση 23V. Η τιμή στο πολύμετρο είναι μεταξύ 22,375V και 23,625V. Κρίνοντας από τα παραπάνω αποτελέσματα, το △X (100) είναι μεγαλύτερο από το △X (25), δηλαδή το σφάλμα της μέτρησης του μπλοκ 100V είναι πολύ μεγαλύτερο από το σφάλμα της μέτρησης του μπλοκ 25V. Επομένως, όταν ένα πολύμετρο μετρά διαφορετικές τάσεις, τα σφάλματα που παράγονται από τη μέτρηση με διαφορετικά εύρη είναι διαφορετικά. Υπό την προϋπόθεση ότι η τιμή του μετρούμενου σήματος ικανοποιείται, θα πρέπει να επιλέγεται όσο το δυνατόν περισσότερο μια ταχύτητα με μικρή εμβέλεια. Αυτό βελτιώνει την ακρίβεια μέτρησης.
(3) Το σφάλμα που προκαλείται από τη μέτρηση δύο διαφορετικών τάσεων με το ίδιο εύρος ενός πολύμετρου
Για παράδειγμα: το πολύμετρο MF-30 έχει ακρίβεια 2,5. Χρησιμοποιεί το γρανάζι 100V για τη μέτρηση μιας τυπικής τάσης 20V και 80V. Ποια ταχύτητα έχει το μικρότερο σφάλμα;
Λύση: Μέγιστο σχετικό σφάλμα: △A%=μέγιστο απόλυτο σφάλμα △X/μετρημένη τυπική ρύθμιση τάσης × 100%, μέγιστο απόλυτο σφάλμα σε μπλοκ 100V △X (100)=±2,5% × 100V { {8}} ±2,5 V.
Για 20V, η τιμή ένδειξης του είναι μεταξύ 17,5V-22,5V. Το μέγιστο σχετικό σφάλμα είναι: A(20)%=(±2,5V/20V)×100%=±12,5%.
Για 80V, η τιμή ένδειξης του είναι μεταξύ 77,5V-82,5V. Το μέγιστο σχετικό σφάλμα του είναι:
A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%.
Συγκρίνοντας τα μέγιστα σχετικά σφάλματα των μετρούμενων τάσεων των 20V και 80V, μπορούμε να δούμε ότι το πρώτο έχει πολύ μεγαλύτερο σφάλμα από το δεύτερο. Επομένως, όταν χρησιμοποιείται το ίδιο εύρος ενός πολύμετρου για τη μέτρηση δύο διαφορετικών τάσεων, αυτή που είναι πιο κοντά στην τιμή πλήρους κλίμακας θα έχει μεγαλύτερη ακρίβεια. Επομένως, κατά τη μέτρηση της τάσης, η μετρούμενη τάση θα πρέπει να αναφέρεται πάνω από τα 2/3 του εύρους του πολύμετρου. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορούν να μειωθούν τα σφάλματα μέτρησης.
2. Σφάλμα επιλογής εύρους και μέτρησης ηλεκτρικού φράγματος
Κάθε εύρος ηλεκτρικής αντίστασης μπορεί να μετρήσει τιμές αντίστασης από 0 έως ∞. Η κλίμακα του ωμόμετρου είναι μια μη γραμμική, ανομοιόμορφη ανεστραμμένη κλίμακα. Εκφράζεται ως ποσοστό του μήκους τόξου του χάρακα. Επιπλέον, η εσωτερική αντίσταση κάθε περιοχής είναι ίση με τον αριθμό της κεντρικής κλίμακας πολλαπλασιαζόμενο με το μήκος τόξου του χάρακα, που ονομάζεται «κεντρική αντίσταση». Δηλαδή, όταν η μετρούμενη αντίσταση είναι ίση με την κεντρική αντίσταση του επιλεγμένου εύρους, το ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα είναι το μισό του ρεύματος πλήρους κλίμακας. Ο δείκτης βρίσκεται στο κέντρο της κλίμακας. Η ακρίβειά του εκφράζεται με τον ακόλουθο τύπο:
R%=(△R/αντίσταση κέντρου)×100%……2
(1) Όταν χρησιμοποιείτε ένα πολύμετρο για τη μέτρηση της ίδιας αντίστασης, το σφάλμα που προκαλείται από την επιλογή διαφορετικών περιοχών
Για παράδειγμα: πολύμετρο MF{{0}}, η κεντρική αντίσταση του μπλοκ Rxl0 είναι 250Ω. η κεντρική αντίσταση του μπλοκ R×l00 είναι 2,5 kΩ. Το επίπεδο ακρίβειας είναι το επίπεδο 2,5. Χρησιμοποιήστε το για να μετρήσετε μια τυπική αντίσταση 500Ω και ρωτήστε εάν χρησιμοποιείτε μπλοκ R×l0 ή μπλοκ R×100 για μέτρηση, ποιο έχει το μεγαλύτερο σφάλμα; Λύση: Από την εξίσωση 2:
Το μέγιστο απόλυτο επιτρεπόμενο σφάλμα του μπλοκ R×l0 είναι △R(10)=αντίσταση κέντρου×R%=250Ω×(±2,5)%=±6,25 Ω. Χρησιμοποιήστε το για να μετρήσετε την τυπική αντίσταση 500Ω και η τιμή ένδειξης της τυπικής αντίστασης 500Ω είναι μεταξύ 493,75Ω και 506,25Ω. Το μέγιστο σχετικό σφάλμα είναι: ±6,25÷500Ω×100%=±1,25%.
Το μέγιστο απόλυτο επιτρεπόμενο σφάλμα του μπλοκ R×l00 είναι △R (100)=κεντρική αντίσταση × R% 2,5kΩ × (±2,5)%=±62,5Ω. Χρησιμοποιήστε το για να μετρήσετε την τυπική αντίσταση 500Ω και η τιμή ένδειξης της τυπικής αντίστασης 500Ω είναι μεταξύ 437,5 Ω και 562,5 Ω. Το μέγιστο σχετικό σφάλμα είναι: ±62,5÷500Ω×100%=±10,5%.
Η σύγκριση των αποτελεσμάτων υπολογισμού δείχνει ότι τα σφάλματα μέτρησης ποικίλλουν πολύ όταν επιλέγονται διαφορετικές περιοχές αντίστασης. Επομένως, όταν επιλέγετε το εύρος ταχυτήτων, προσπαθήστε να διατηρήσετε τη μετρούμενη τιμή αντίστασης στο κέντρο του μήκους τόξου της κλίμακας αυτονομίας. Η ακρίβεια μέτρησης θα είναι μεγαλύτερη.
