วิธีเลือกช่วงของมัลติมิเตอร์และการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดในการวัด

วิธีเลือกช่วงมัลติมิเตอร์และการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดในการวัด

จะมีข้อผิดพลาดบางอย่างเมื่อวัดด้วยมัลติมิเตอร์ ข้อผิดพลาดเหล่านี้บางส่วนเป็นข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาตโดยระดับความแม่นยำของเครื่องวัด บางส่วนเป็นข้อผิดพลาดของมนุษย์ที่เกิดจากการปรับและใช้งานที่ไม่เหมาะสม ทำความเข้าใจคุณลักษณะของมัลติมิเตอร์และสาเหตุของข้อผิดพลาดในการวัดอย่างถูกต้อง และเรียนรู้เทคนิคและวิธีการวัดที่ถูกต้อง คุณจะสามารถลดข้อผิดพลาดในการวัดได้

ข้อผิดพลาดในการอ่านโดยมนุษย์เป็นสาเหตุหนึ่งที่ส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด เลี่ยงไม่ได้แต่ลดได้ ดังนั้นควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับจุดต่อไปนี้ในการใช้งาน: 1. วางมัลติมิเตอร์ในแนวนอนและทำการปรับค่าศูนย์เชิงกลก่อนทำการวัด; 2. ให้ตาตรงกับตัวชี้เมื่ออ่าน; 3. เมื่อทำการวัดความต้านทาน จะต้องทำการปรับศูนย์ทุกครั้งที่เปลี่ยนเกียร์ เมื่อไม่ได้ปรับเป็นศูนย์ ควรเปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่ 4. เมื่อวัดความต้านทานหรือไฟฟ้าแรงสูง อย่าจับส่วนที่เป็นโลหะของสายวัดทดสอบด้วยมือของคุณ เพื่อหลีกเลี่ยงการแบ่งความต้านทานของร่างกายมนุษย์ เพิ่มข้อผิดพลาดในการวัดหรือไฟฟ้าช็อต 5. เมื่อทำการวัดความต้านทานในวงจร RC จำเป็นต้องปิดไฟในวงจรและปล่อยกระแสไฟฟ้าที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุก่อนทำการวัด หลังจากไม่รวมข้อผิดพลาดในการอ่านของมนุษย์ เราจะทำการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดอื่นๆ

1. การเลือกช่วงแรงดันและกระแสของมัลติมิเตอร์และข้อผิดพลาดในการวัด

ระดับความแม่นยำของมัลติมิเตอร์โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น {{0}}.1, 0.5, 1.5, 2.5, 5 และระดับอื่นๆ สำหรับแรงดัน DC, กระแส, แรงดัน AC, กระแสและเกียร์อื่นๆ การสอบเทียบระดับความแม่นยำ (ความเที่ยงตรง) จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาต △X และค่าสเกลเต็มของช่วงที่เลือก แสดงโดยสูตร: เปอร์เซ็นต์ =(△X/ค่าเต็มสเกล)×100 เปอร์เซ็นต์ ...... 1

(1) ใช้มัลติมิเตอร์ที่มีความแม่นยำต่างกันเพื่อวัดค่าความผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น: มีแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 10V และวัดด้วยมัลติมิเตอร์ 2 ตัวที่ 100V, 0.5 และ 15V และ 2.5 เครื่องวัดใดมีข้อผิดพลาดในการวัดน้อยที่สุด

วิธีแก้ปัญหา: ได้มาจากสูตร 1: วัดเมตรแรก: ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาต

△X{{0}}±0.5 เปอร์เซ็นต์ ×100V=±0.50V

การวัดตารางที่สอง: ข้อผิดพลาดสูงสุดที่อนุญาต

△X{{0}}±2.5 เปอร์เซ็นต์ ×l5V=±0.375V

การเปรียบเทียบ △X1 และ △X2 จะเห็นได้ว่าแม้ว่าความเที่ยงตรงของนาฬิกาเรือนแรกจะสูงกว่านาฬิกาเรือนที่สอง แต่ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดของนาฬิกาเรือนแรกนั้นมากกว่านาฬิกาเรือนที่สอง ดังนั้นจะเห็นได้ว่าเมื่อเลือกมัลติมิเตอร์ยิ่งมีความแม่นยำสูงเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น ด้วยมัลติมิเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง จำเป็นต้องเลือกช่วงที่เหมาะสม การเลือกช่วงที่ถูกต้องเท่านั้นจึงจะสามารถนำความแม่นยำที่เป็นไปได้ของมัลติมิเตอร์มาใช้ได้

(2) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดแรงดันไฟฟ้าเดียวกันด้วยช่วงที่แตกต่างกันของมัลติมิเตอร์

ตัวอย่างเช่น: มัลติมิเตอร์ชนิด MF-30 ความแม่นยำคือ 2.5 เลือกเฟือง 100V และเฟือง 25V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 23V เฟืองใดมีข้อผิดพลาดน้อยที่สุด

วิธีแก้ไข: ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาตของบล็อก 100V คือ:

X(100)=±2.5 เปอร์เซ็นต์ ×100V=±2.5V

ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาตของบล็อก 25V: △X(25)=±2.5 เปอร์เซ็นต์ ×25V=±0.625V จากวิธีแก้ปัญหาข้างต้น จะเห็นได้ว่า:

ใช้เฟือง 100V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 23V และค่าที่ระบุบนมัลติมิเตอร์อยู่ระหว่าง 20.5V ถึง 25.5V ใช้เฟือง 25V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 23V และค่าบ่งชี้บนมัลติมิเตอร์อยู่ระหว่าง 22.375V ถึง 23.625V จากผลลัพธ์ข้างต้น △X (100) มากกว่า △X (25) นั่นคือ ข้อผิดพลาดของการวัด 100V นั้นใหญ่กว่าการวัด 25V มาก ดังนั้น เมื่อมัลติมิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ข้อผิดพลาดที่เกิดจากช่วงต่างๆ จะแตกต่างกัน ในกรณีที่ค่าของสัญญาณที่วัดได้เป็นที่น่าพอใจ ควรเลือกช่วงเล็ก ๆ ให้มากที่สุด สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงความแม่นยำของการวัด

(3) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดแรงดันไฟฟ้าสองค่าที่ต่างกันด้วยช่วงเดียวกันของมัลติมิเตอร์

ตัวอย่างเช่น: มัลติมิเตอร์ชนิด MF-30 ความแม่นยำคือ 2.5 ใช้เฟือง 100V เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน 20V และ 80V เฟืองใดมีข้อผิดพลาดน้อยที่สุด

วิธีแก้ไข: ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุด: △A เปอร์เซ็นต์ =ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุด △X/การปรับแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานที่วัดได้×100 เปอร์เซ็นต์ ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดของบล็อก 100V △X(100)=±2.5 เปอร์เซ็นต์ ×100V =±2.5V.

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

สำหรับ 80V ค่าบ่งชี้อยู่ระหว่าง 77.5V-82.5V ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดคือ:

A(80) เปอร์เซ็นต์ =±(2.5V/80V)×100 เปอร์เซ็นต์ =±3.1 เปอร์เซ็นต์

เมื่อเปรียบเทียบข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ที่ 20V และ 80V จะเห็นได้ว่าข้อผิดพลาดของอันแรกนั้นใหญ่กว่าอันหลังมาก ดังนั้น เมื่อใช้มัลติมิเตอร์ช่วงเดียวกันเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าสองค่าที่ต่างกัน ใครก็ตามที่เข้าใกล้ค่าเต็มช่วงจะมีความแม่นยำสูงกว่า ดังนั้นเมื่อทำการวัดแรงดันไฟฟ้า ควรระบุแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้มากกว่า 2/3 ของช่วงของมัลติมิเตอร์ ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่สามารถลดข้อผิดพลาดในการวัดได้

2. การเลือกช่วงและข้อผิดพลาดในการวัดสิ่งกีดขวางทางไฟฟ้า

แต่ละช่วงของแผงกั้นไฟฟ้าสามารถวัดค่าความต้านทานได้ตั้งแต่ 0 ถึง ∞ สเกลของโอห์มมิเตอร์เป็นสเกลผกผันที่ไม่เชิงเส้นและไม่สม่ำเสมอ ซึ่งแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความยาวส่วนโค้งของไม้บรรทัด และความต้านทานภายในของแต่ละช่วงจะเท่ากับสเกลศูนย์กลางของความยาวส่วนโค้งของสเกลคูณด้วยตัวประกอบคูณ ซึ่งเรียกว่า "ความต้านทานกึ่งกลาง" กล่าวคือ เมื่อความต้านทานที่วัดได้มีค่าเท่ากับความต้านทานศูนย์กลางของช่วงที่เลือก กระแสที่ไหลในวงจรจะเป็นครึ่งหนึ่งของกระแสเต็มสเกล ตัวชี้ชี้ไปที่กึ่งกลางของสเกล ความแม่นยำแสดงเป็น:

R เปอร์เซ็นต์ =(△R/ความต้านทานศูนย์กลาง)×100 เปอร์เซ็นต์ ……2

(1) เมื่อวัดความต้านทานเดียวกันด้วยมัลติมิเตอร์ ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเลือกช่วงที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น: มัลติมิเตอร์ MF{{0}} ค่าความต้านทานกลางของบล็อก Rxl0 คือ 250Ω ความต้านทานศูนย์กลางของบล็อก R×l00 คือ 2.5kΩ คะแนนความแม่นยำคือ 2.5 ใช้วัดค่าความต้านทานมาตรฐานที่ 500Ω และขอให้บล็อก R×10 และบล็อก R×100 วัดค่าใดที่มีข้อผิดพลาดมากที่สุด วิธีแก้ปัญหา: จากสูตร 2 เราได้รับ:

R×l0 บล็อกค่าความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาต △R(10)=ตัวต้านทานตรงกลาง×R เปอร์เซ็นต์ =250Ω×(±2.5) เปอร์เซ็นต์ =±6.25Ω ใช้วัดความต้านทานมาตรฐาน 500Ω ค่าบ่งชี้ของความต้านทานมาตรฐาน 500Ω อยู่ระหว่าง 493.75Ω-506.25Ω ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดคือ: ±6.25÷500Ω×100 เปอร์เซ็นต์ =±1.25 เปอร์เซ็นต์

ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์สูงสุดที่อนุญาตของบล็อก R×l00 △R(100)=ความต้านทานศูนย์กลาง×R％2.5kΩ×(±2.5)％=±62.5Ω ใช้วัดความต้านทานมาตรฐาน 500Ω ค่าบ่งชี้ของความต้านทานมาตรฐาน 500Ω อยู่ระหว่าง 437.5Ω-562.5Ω ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุดคือ: ±62.5÷500Ω×100 เปอร์เซ็นต์ =±10.5 เปอร์เซ็นต์

การเปรียบเทียบผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่าเมื่อเลือกช่วงความต้านทานที่แตกต่างกัน ข้อผิดพลาดที่เกิดจากการวัดจะแตกต่างกันมาก ดังนั้น เมื่อเลือกช่วงเกียร์ ให้พยายามทำให้ค่าความต้านทานที่วัดได้อยู่กึ่งกลางของความยาวส่วนโค้งของสเกลช่วง ความแม่นยำในการวัดจะสูงขึ้น