คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการเลือกช่วงมัลติมิเตอร์และข้อผิดพลาดในการวัด

คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการเลือกช่วงมัลติมิเตอร์และข้อผิดพลาดในการวัด

จะมีข้อผิดพลาดบางอย่างเมื่อทำการวัดด้วยมัลติมิเตอร์ ข้อผิดพลาดเหล่านี้บางส่วนเป็นข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาตโดยระดับความแม่นยำของเครื่องมือเอง บางส่วนเป็นข้อผิดพลาดของมนุษย์ที่เกิดจากการปรับและการใช้งานที่ไม่เหมาะสม หากคุณเข้าใจคุณลักษณะของมัลติมิเตอร์และสาเหตุของข้อผิดพลาดในการวัดอย่างถูกต้อง และเชี่ยวชาญเทคนิคและวิธีการวัดที่ถูกต้อง ก็สามารถลดข้อผิดพลาดในการวัดได้

ข้อผิดพลาดในการอ่านของมนุษย์เป็นสาเหตุหนึ่งที่ส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด หลีกเลี่ยงไม่ได้แต่สามารถย่อให้เล็กสุดได้ ดังนั้นควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับประเด็นต่อไปนี้ระหว่างการใช้งาน:

1. ก่อนการวัด ให้วางมัลติมิเตอร์ในแนวนอนและทำการปรับค่าเป็นศูนย์ทางกล

2. ให้สายตาตั้งฉากกับตัวชี้เมื่ออ่าน

3. เมื่อวัดความต้านทานต้องทำการปรับศูนย์ทุกครั้งที่เปลี่ยนเกียร์ หากไม่สามารถไปถึงศูนย์ได้ ให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่

4. เมื่อวัดความต้านทานหรือไฟฟ้าแรงสูง อย่าจับส่วนโลหะของสายทดสอบด้วยมือของคุณเพื่อหลีกเลี่ยงการแบ่งความต้านทานของร่างกายมนุษย์ เพิ่มข้อผิดพลาดในการวัด หรือทำให้เกิดไฟฟ้าช็อต

5. เมื่อทำการวัดความต้านทานในวงจร RC ให้ตัดแหล่งจ่ายไฟในวงจรและคายประจุไฟฟ้าทั้งหมดที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุก่อนทำการวัดอีกครั้ง หลังจากยกเว้นข้อผิดพลาดในการอ่านของมนุษย์แล้ว เราจะทำการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดอื่นๆ

1. การเลือกช่วงแรงดันไฟฟ้าและกระแสมัลติมิเตอร์และข้อผิดพลาดในการวัด
ระดับความแม่นยำของมัลติมิเตอร์โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นหลายระดับ เช่น {{0}}.1, 0.5, 1.5, 2.5, 5 เป็นต้น การสอบเทียบระดับความแม่นยำ (ความแม่นยำ) ของแรงดันไฟ DC, กระแส, แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ กระแส และเกียร์อื่นๆ จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของข้อผิดพลาดที่อนุญาตสัมบูรณ์สูงสุด △X และค่าเต็มสเกลของช่วงที่เลือก แสดงโดยสูตร: A%=(△X/ค่าเต็มสเกล)×100%... 1

(1) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการใช้มัลติมิเตอร์ที่มีความแม่นยำต่างกันในการวัดแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น: มีแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 10V และวัดด้วยมัลติมิเตอร์สองตัวที่ระดับ 100V และระดับ 0.5 และระดับ 15V และระดับ 2.5 มิเตอร์ใดมีข้อผิดพลาดในการวัดน้อยที่สุด?

วิธีแก้ไข: จากสมการที่ 1: การวัดมาตรครั้งแรก: ความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์ที่อนุญาตสูงสุด

△X1=±0.5%×100V=±0.50V.

การทดสอบมาตรครั้งที่สอง: ข้อผิดพลาดที่อนุญาตสัมบูรณ์สูงสุด

△X2=±2.5%×l5V=±0.375V.

เมื่อเปรียบเทียบ △X1 และ △X2 จะเห็นได้ว่าแม้ความแม่นยำของมิเตอร์ตัวแรกจะสูงกว่ามิเตอร์ตัวที่สอง แต่ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดโดยใช้มิเตอร์ตัวแรกจะมีขนาดใหญ่กว่าข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดโดยใช้มิเตอร์ตัวที่สอง เมตร. ดังนั้นจะเห็นได้ว่าเมื่อเลือกมัลติมิเตอร์ยิ่งมีความแม่นยำมากเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น ด้วยมัลติมิเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง คุณจะต้องเลือกช่วงการวัดที่เหมาะสมด้วย การเลือกช่วงการวัดอย่างถูกต้องเท่านั้นจึงจะสามารถปลดปล่อยความแม่นยำที่เป็นไปได้ของมัลติมิเตอร์ได้

(2) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดแรงดันไฟฟ้าเดียวกันกับมัลติมิเตอร์ที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น: มัลติมิเตอร์ MF-30 มีความแม่นยำระดับ 2.5 ใช้เกียร์ 100V และ 25V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 23V เกียร์ใดมีข้อผิดพลาดน้อยที่สุด?

วิธีแก้ไข: ข้อผิดพลาดที่อนุญาตสัมบูรณ์สูงสุดของบล็อก 100V:

X(100)=±2.5%×100V=±2.5V.

ข้อผิดพลาดที่อนุญาตสัมบูรณ์สูงสุดของบล็อก 25V: △X (25)=±2.5% × 25V=±0.625V จะเห็นได้จากวิธีแก้ปัญหาข้างต้น:

ใช้เกียร์ 100V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 23V ค่าบนมัลติมิเตอร์อยู่ระหว่าง 20.5V ถึง 25.5V ใช้เกียร์ 25V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 23V ค่าบนมัลติมิเตอร์อยู่ระหว่าง 22.375V ถึง 23.625V เมื่อพิจารณาจากผลลัพธ์ข้างต้น △X (100) มากกว่า △X (25) นั่นคือ ข้อผิดพลาดของการวัดบล็อก 100V นั้นใหญ่กว่าข้อผิดพลาดของการวัดบล็อก 25V มาก ดังนั้น เมื่อมัลติมิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดด้วยช่วงที่ต่างกันจะแตกต่างกัน ภายใต้เงื่อนไขว่าค่าสัญญาณที่วัดได้เป็นที่น่าพอใจ ควรเลือกเกียร์ที่มีช่วงน้อยให้มากที่สุด ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแม่นยำในการวัด

(3) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันสองตัวด้วยช่วงมัลติมิเตอร์เดียวกัน

ตัวอย่างเช่น: มัลติมิเตอร์ MF-30 มีความแม่นยำ 2.5 ใช้เกียร์ 100V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานที่ 20V และ 80V เกียร์ใดมีข้อผิดพลาดน้อยที่สุด?

วิธีแก้ไข: ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุด: △A%=ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุด △X/การปรับแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานที่วัด × 100% ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่บล็อก 100V △X (100)=±2.5% × 100V { {8}} ±2.5V

สำหรับ 20V ค่าบ่งชี้จะอยู่ระหว่าง 17.5V-22.5V ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดคือ: A(20)%=(±2.5V/20V)×100%=±12.5%

สำหรับ 80V ค่าบ่งชี้จะอยู่ระหว่าง 77.5V-82.5V ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดคือ:

A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%.

เมื่อเปรียบเทียบข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ 20V และ 80V เราจะเห็นได้ว่าค่าแรกมีข้อผิดพลาดใหญ่กว่าค่าหลังมาก ดังนั้นเมื่อใช้มัลติมิเตอร์ช่วงเดียวกันในการวัดแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน 2 ค่า ค่าที่ใกล้กับค่าเต็มสเกลจะมีความแม่นยำสูงกว่า ดังนั้นเมื่อวัดแรงดันไฟฟ้า ควรระบุแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้สูงกว่า 2/3 ของช่วงมัลติมิเตอร์ ด้วยวิธีนี้เท่านั้นจึงจะสามารถลดข้อผิดพลาดในการวัดได้

2. การเลือกช่วงและข้อผิดพลาดในการวัดของแผงกั้นไฟฟ้า
ความต้านทานไฟฟ้าแต่ละช่วงสามารถวัดค่าความต้านทานได้ตั้งแต่ 0 ถึง ∞ สเกลของโอห์มมิเตอร์นั้นเป็นสเกลแบบกลับด้านที่ไม่เป็นเชิงเส้นและไม่สม่ำเสมอ แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความยาวส่วนโค้งของไม้บรรทัด นอกจากนี้ ความต้านทานภายในของแต่ละพิสัยจะเท่ากับเลขสเกลกลางคูณด้วยความยาวส่วนโค้งของไม้บรรทัด ซึ่งเรียกว่า "ความต้านทานศูนย์กลาง" กล่าวคือ เมื่อความต้านทานที่วัดได้เท่ากับความต้านทานศูนย์กลางของช่วงที่เลือก กระแสที่ไหลในวงจรจะเป็นครึ่งหนึ่งของกระแสเต็มสเกล ตัวชี้อยู่ตรงกลางของมาตราส่วน ความแม่นยำแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:

R%=(△R/ความต้านทานตรงกลาง)×100%……2

(1) เมื่อใช้มัลติมิเตอร์วัดความต้านทานเดียวกัน ข้อผิดพลาดเกิดจากการเลือกช่วงที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น: มัลติมิเตอร์ MF{{0}} ความต้านทานศูนย์กลางของบล็อก Rxl0 คือ 250Ω; ความต้านทานศูนย์กลางของบล็อก R×l00 คือ 2.5kΩ ระดับความแม่นยำอยู่ที่ระดับ 2.5 ใช้วัดความต้านทานมาตรฐาน 500Ω และถามว่าคุณใช้บล็อก R×l0 หรือบล็อก R×100 ในการวัด อันไหนมีข้อผิดพลาดมากกว่ากัน วิธีแก้ปัญหา: จากสมการที่ 2:

ความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์ที่อนุญาตสูงสุดของบล็อก R×l0 คือ △R(10)=ความต้านทานศูนย์กลาง×R%=250Ω×(±2.5)%=±6.25 โอห์ม ใช้เพื่อวัดความต้านทานมาตรฐาน 500Ω และค่าบ่งชี้ของความต้านทานมาตรฐาน 500Ω อยู่ระหว่าง 493.75Ω ถึง 506.25Ω ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดคือ: ±6.25۞500Ω×100%=±1.25%

ความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์ที่อนุญาตสูงสุดของบล็อก R×l00 คือ △R (100)=ความต้านทานศูนย์กลาง × R% 2.5kΩ × (±2.5)%=±62.5Ω ใช้เพื่อวัดความต้านทานมาตรฐาน 500Ω และค่าบ่งชี้ของความต้านทานมาตรฐาน 500Ω อยู่ระหว่าง 437.5Ω ถึง 562.5Ω ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดคือ: ±62.5÷500Ω×100%=±10.5%

การเปรียบเทียบผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าข้อผิดพลาดในการวัดจะแตกต่างกันอย่างมากเมื่อมีการเลือกช่วงความต้านทานที่แตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อเลือกช่วงเกียร์ พยายามให้ค่าความต้านทานที่วัดได้อยู่ที่กึ่งกลางของความยาวส่วนโค้งของสเกลช่วง ความแม่นยำในการวัดจะสูงขึ้น