Fehleranalyse der Spannungsmessung mit digitalen Multimetern und analogen (Zeiger-)Multimetern
Wenn es sich bei der gemessenen Spannung um den Netzstrom handelt, also um einen Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz, und beide Multimeter geeignet sind, kann das nur darauf hinweisen, dass der Innenwiderstand der gemessenen Spannung zu hoch ist. Bei gleicher Frequenz ist der größte Faktor, der die Spannungsmessergebnisse eines analogen (Zeiger-)Multimeters und eines digitalen Multimeters beeinflusst, der Unterschied im Innenwiderstand, der ziemlich groß ist und nicht in der gleichen Größenordnung liegt. Wenn der Innenwiderstand der gemessenen Spannung klein ist, ist der Unterschied nicht offensichtlich. Wenn der Innenwiderstand der gemessenen Spannung groß ist, variieren die Messergebnisse stark.
In diesem Fall ist es möglich, dass es sich bei der gemessenen Spannung nicht um die tatsächliche 220-V-Stromversorgungsleitung handelt, sondern um die Spannung, die gemessen wird, nachdem die stromführende Leitung durch ein Elektrogerät geführt wurde, oder um die Spannung des Leckgehäuses des Elektrogeräts.
Wenn man die oben genannten Möglichkeiten ausschließt, kann es nur darauf hinweisen, dass eines der beiden Multimeter ungenau ist und repariert und kalibriert werden muss.
Wenn bei der Spannungsmessung ein Fehler auftritt, müssen Sie zunächst herausfinden, wie hoch die Frequenz der gemessenen Wechselspannung in Hz ist. Ist diese Spannung eine reine Sinuswelle?
In den Bedienungsanleitungen verschiedener derzeit auf dem Markt erhältlicher Multimeter sind der Frequenzgangbereich und die Wechselstromwellenform des Multimeters bei der Messung von Wechselspannung angegeben. Bei verschiedenen gewöhnlichen Digitalmultimetern beträgt ihr Frequenzgang im Allgemeinen 40-1000 Hz, und es ist eine Sinuswelle (mit einem Verzerrungsgrad von weniger als oder gleich 1 %) erforderlich. Die Messgenauigkeit der gemessenen Wechselspannung außerhalb des oben genannten Bereichs kann nicht gewährleistet werden. Dies liegt daran, dass die AC/DC-Umwandlungsschaltungen (Wechselstrom/Gleichstrom) in den meisten Digitalmultimetern grundsätzlich mit dem stromsparenden Dual-Operationsverstärker TL062 ausgestattet sind. Das GBW (Verstärkungsbandbreitenprodukt) dieses Operationsverstärkers ist begrenzt, sodass digitale Multimeter keine hochfrequenten Wechselspannungen messen können (es hängt natürlich auch davon ab, ob die Spannungsteilerwiderstände des Multimeters kompensiert sind).
Was allgemeine analoge (Zeiger-)Multimeter betrifft (die zuerst von Amerikanern erfunden wurden und eine 100-jährige Geschichte haben), ist ihr interner Aufbau recht einfach. Im Inneren befinden sich lediglich ein hochempfindlicher Messkopf + Diodengleichrichtung + Spannungsteilerwiderstände (um die Empfindlichkeit zu verbessern, fügen einige analoge Multimeter einen Wechselstromverstärker bestehend aus einem Operationsverstärker zwischen dem Messkopf und den Spannungsteilerwiderständen hinzu). Daher ist die Messgenauigkeit dieser Art von alten und preiswerten Multimetern einfach nicht mit der von Digitalmultimetern zu vergleichen. Im Allgemeinen verfügen die Spannungsteilerwiderstände dieser Art von Multimetern über keine Kapazitätskompensation, sodass ihr Frequenzgang im Allgemeinen 40–400 Hz beträgt.
Wenn der Unterschied bei der Messung derselben Wechselspannung zwischen den beiden Multimetern Dutzende Volt beträgt, müssen Sie zunächst deren Spannungsteiler-Widerstandsnetzwerke überprüfen, um festzustellen, ob sich der Wert eines Widerstands geändert hat. Wenn alles normal ist, können Sie beim Analogmultimeter auch prüfen, ob der Zeiger seines Messgerätekopfes auf die Nullposition zeigen kann. Beim Digitalmultimeter können Sie prüfen, ob das Kalibrierpotentiometer seines Wechselspannungsbereichs locker ist.
Wenn Sie die Wechselspannung einer beliebigen Wellenform genau messen möchten, empfiehlt sich übrigens die Anschaffung eines True-Root-Mean-Square-Multimeters (TRMS). Diese Art von Multimeter kann die Wechselspannungen verschiedener Wellenformen wie Sinuswellen, Dreieckwellen und Rechteckwellen genau messen und hat nichts mit dem Verzerrungsgrad zu tun.
