Detaillierte Erklärung der Multimeter-Bereichsauswahl und des Messfehlers
Beim Messen mit einem Multimeter treten bestimmte Fehler auf. Einige dieser Fehler sind die maximalen absoluten Fehler, die das Genauigkeitsniveau des Instruments selbst zulässt. Andere sind menschliche Fehler, die durch unsachgemäße Einstellung und Verwendung verursacht werden. Wenn Sie die Eigenschaften von Multimetern und die Ursachen von Messfehlern richtig verstehen und die richtigen Messtechniken und -methoden beherrschen, können Sie Messfehler reduzieren.
Menschliche Ablesefehler sind einer der Gründe, die die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Sie sind unvermeidbar, können aber minimiert werden. Daher sollte bei der Verwendung besonders auf folgende Punkte geachtet werden:
1. Legen Sie das Multimeter vor der Messung waagerecht hin und führen Sie einen mechanischen Nullabgleich durch;
2. Halten Sie beim Lesen Ihre Augen senkrecht zum Zeiger.
3. Bei der Widerstandsmessung muss bei jedem Gangwechsel eine Nulleinstellung vorgenommen werden. Wenn der Wert nicht auf Null eingestellt werden kann, ersetzen Sie die Batterie durch eine neue.
4. Halten Sie beim Messen von Widerstand oder Hochspannung das Metallteil der Prüfleitung nicht mit den Händen fest, um ein Überbrücken des Körperwiderstands zu vermeiden, das zu erhöhten Messfehlern oder Stromschlägen führen kann.
5. Wenn Sie den Widerstand in einem RC-Schaltkreis messen, unterbrechen Sie die Stromversorgung im Schaltkreis und entladen Sie den gesamten im Kondensator gespeicherten Strom, bevor Sie erneut messen. Nachdem wir menschliche Ablesefehler ausgeschlossen haben, führen wir eine Analyse anderer Fehler durch.
1. Multimeter-Spannungs- und Strombereichsauswahl und Messfehler
Die Genauigkeitsstufen von Multimetern sind im Allgemeinen in mehrere Stufen unterteilt, z. B. {{0}}.1, 0,5, 1,5, 2,5, 5 usw. Die Kalibrierung der Genauigkeitsstufe (Präzision) von Gleichspannung, Strom, Wechselspannung, Strom und anderen Geräten wird durch den Prozentsatz des maximal absolut zulässigen Fehlers △X und den Skalenendwert des ausgewählten Bereichs dargestellt. Ausgedrückt durch die Formel: A%=(△X/Skalenendwert)×100%... 1
(1) Fehler durch Verwendung von Multimetern mit unterschiedlicher Genauigkeit zur Messung derselben Spannung
Beispiel: Es gibt eine Standardspannung von 10V, die mit zwei Multimetern auf 100V-Pegel und 0,5V-Pegel sowie 15V-Pegel und 2,5V-Pegel gemessen wird. Welches Messgerät hat den kleinsten Messfehler?
Lösung: Aus Gleichung 1: Erste Metermessung: Maximal zulässiger absoluter Fehler
△X1=±0.5%×100V=±0.50V.
Zweiter Zählertest: maximal zulässiger absoluter Fehler
△X2=±2.5%×l5V=±0.375V.
Beim Vergleich von △X1 und △X2 ist zu erkennen, dass die Genauigkeit des ersten Messgeräts zwar höher ist als die des zweiten Messgeräts, der durch die Messung mit dem ersten Messgerät verursachte Fehler jedoch größer ist als der durch die Messung mit dem zweiten Messgerät verursachte Fehler. Daher ist zu erkennen, dass bei der Auswahl eines Multimeters gilt: Je höher die Genauigkeit, desto besser. Bei einem Multimeter mit hoher Genauigkeit müssen Sie auch einen geeigneten Messbereich auswählen. Nur durch die richtige Auswahl des Messbereichs kann die potenzielle Genauigkeit des Multimeters freigesetzt werden.
(2) Fehler durch Messung der gleichen Spannung mit unterschiedlichen Bereichen eines Multimeters
Beispiel: Das MF-30-Multimeter hat eine Genauigkeit von 2,5. Es verwendet die 100-V- und 25-V-Getriebe, um eine 23-V-Standardspannung zu messen. Welches Getriebe hat den kleinsten Fehler?
Lösung: Der maximal absolut zulässige Fehler des 100-V-Blocks:
X(100)=±2.5%×100V=±2.5V.
Der maximal zulässige absolute Fehler des 25-V-Blocks: △X (25)=±2,5 % × 25 V=±0,625 V. Dies ist aus der obigen Lösung ersichtlich:
Verwenden Sie das 100-V-Getriebe, um die 23-V-Standardspannung zu messen. Der Wert auf dem Multimeter liegt zwischen 20,5 V und 25,5 V. Verwenden Sie das 25-V-Getriebe, um die 23-V-Standardspannung zu messen. Der Wert auf dem Multimeter liegt zwischen 22,375 V und 23,625 V. Gemessen an den obigen Ergebnissen ist △X (100) größer als △X (25), d. h. der Fehler der 100-V-Blockmessung ist viel größer als der Fehler der 25-V-Blockmessung. Wenn ein Multimeter unterschiedliche Spannungen misst, sind daher die Fehler, die durch Messungen mit unterschiedlichen Bereichen entstehen, unterschiedlich. Unter der Voraussetzung, dass der gemessene Signalwert erfüllt ist, sollte möglichst ein Getriebe mit einem kleinen Bereich ausgewählt werden. Dies verbessert die Messgenauigkeit.
(3) Der Fehler, der durch die Messung zweier unterschiedlicher Spannungen mit dem gleichen Bereich eines Multimeters entsteht
Beispiel: Das MF-30-Multimeter hat eine Genauigkeit von 2,5. Es verwendet das 100-V-Getriebe, um eine Standardspannung von 20 V und 80 V zu messen. Welches Getriebe hat den kleinsten Fehler?
Lösung: Maximaler relativer Fehler: △A%=maximaler absoluter Fehler △X/gemessene Standardspannungsanpassung × 100 %, maximaler absoluter Fehler bei 100-V-Block △X (100)=±2,5 % × 100 V=±2,5 V.
Bei 20 V liegt der Anzeigewert zwischen 17,5 V und 3,5 V. Der maximale relative Fehler beträgt: A(20) % und 6 (±2,5 V/20 V) × 100 % und 11 %.
Bei 80 V liegt der Anzeigewert zwischen 77,5 V und 3,5 V. Der maximale relative Fehler beträgt:
A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%.
Vergleicht man die maximalen relativen Fehler der gemessenen Spannungen von 20 V und 80 V, sieht man, dass erstere einen viel größeren Fehler aufweist als letztere. Wenn man also den gleichen Bereich eines Multimeters verwendet, um zwei verschiedene Spannungen zu messen, hat diejenige Spannung, die näher am Skalenendwert liegt, eine höhere Genauigkeit. Daher sollte bei der Spannungsmessung die gemessene Spannung über 2/3 des Bereichs des Multimeters angezeigt werden. Nur so können Messfehler reduziert werden.
2. Bereichsauswahl und Messfehler der elektrischen Barriere
Jeder Bereich des elektrischen Widerstands kann Widerstandswerte von 0 bis ∞ messen. Die Skala des Ohmmeters ist eine nichtlineare, ungleichmäßige invertierte Skala. Sie wird als Prozentsatz der Bogenlänge des Lineals ausgedrückt. Darüber hinaus ist der Innenwiderstand jedes Bereichs gleich der zentralen Skalenzahl multipliziert mit der Bogenlänge des Lineals, was als „zentraler Widerstand“ bezeichnet wird. Das heißt, wenn der gemessene Widerstand gleich dem zentralen Widerstand des ausgewählten Bereichs ist, beträgt der im Stromkreis fließende Strom die Hälfte des Vollskalenstroms. Der Zeiger befindet sich in der Mitte der Skala. Seine Genauigkeit wird durch die folgende Formel ausgedrückt:
R%=(△R/Mittelwiderstand)×100%……2
(1) Wenn Sie ein Multimeter verwenden, um den gleichen Widerstand zu messen, entsteht der Fehler durch die Wahl unterschiedlicher Bereiche
Beispiel: MF{{0}}-Multimeter, der Mittenwiderstand des Blocks Rxl0 beträgt 250 Ω; der Mittenwiderstand des Blocks R×l00 beträgt 2,5 kΩ. Die Genauigkeitsstufe beträgt 2,5. Verwenden Sie es, um einen Standardwiderstand von 500 Ω zu messen, und fragen Sie, ob Sie zum Messen den Block R×l0 oder den Block R×100 verwenden, welcher hat den größeren Fehler? Lösung: Aus Gleichung 2:
Der maximal zulässige absolute Fehler des Blocks R×l0 beträgt △R(10)=Mittelwiderstand×R%=250Ω×(±2,5)%=±6,25Ω. Verwenden Sie ihn, um den 500Ω-Standardwiderstand zu messen. Der Anzeigewert des 500Ω-Standardwiderstands liegt zwischen 493,75Ω und 506,25Ω. Der maximale relative Fehler beträgt: ±6,25÷500Ω×100%=±1,25%.
Der maximal zulässige absolute Fehler des Blocks R×l00 beträgt △R (100)=Mittenwiderstand × R% 2,5 kΩ × (±2,5)%=±62,5 Ω. Verwenden Sie es, um den 500-Ω-Standardwiderstand zu messen. Der Anzeigewert des 500-Ω-Standardwiderstands liegt zwischen 437,5 Ω und 562,5 Ω. Der maximale relative Fehler beträgt: ±62,5÷500 Ω×100%=±10,5%.
Ein Vergleich der Berechnungsergebnisse zeigt, dass die Messfehler bei der Auswahl unterschiedlicher Widerstandsbereiche stark variieren. Versuchen Sie daher bei der Auswahl des Gangbereichs, den gemessenen Widerstandswert in der Mitte der Bogenlänge der Bereichsskala zu halten. Die Messgenauigkeit ist dann höher.
